Качественные реакции

Такой раздел науки, как аналитическая химия, изучает состав и структуру химических веществ. Он применяется для исследования неизвестного соединения или смеси. Качественный анализ позволяет определить присутствие или отсутствие элементов или радикалов в химическом соединении, а количественный анализ включает в себя определение содержания химического вещества в анализируемом образце, то есть количество составляющих смесь компонентов. Для качественного анализа используют характерные для определенных элементов химические реакции, которые легко выполнить. Качественные реакции позволяют наблюдать ожидаемые эффекты или отсутствие их.

Аналитическая химия занимается разработкой новых и совершенствованием существующих методов анализа, их практическим применением, а также изучением теоретических основ аналитических процессов. Специалисты в этой области владеют химическими, физическими и физико-химическими методами анализа. В основе многих из них лежат качественные реакции, которые используются для обнаружения радикалов и элементов, а также соединений, входящих в состав исследуемых образцов. Для изучения качественного и количественного состава применяются:

  • элементарный анализ (определяется элементный состав);
  • молекулярный анализ (устанавливается строение химических соединений на молекулярном уровне);
  • структурный анализ (один из видов молекулярного анализа, исследует пространственное строение атомов и молекул, их молекулярные массы и эмпирические формулы);
  • функциональный анализ (органические соединения изучаются по функциональным группам).

Таким образом, могут распознаваться как неорганические, так и органические соединения. В присутствии конкретных элементов может появляться или исчезать окраска, выделяться или растворяться осадок, наблюдаться выделение пузырьков газа и прочее. Если качественные реакции подобраны правильно, то есть селективны (избирательны) по отношению к конкретному катиону или аниону, а также высокочувствительны (то есть порог обнаружения позволяет устанавливать малые количества), то итогом будет достоверный результат — заключение о присутствии или отсутствии в образце элемента или вещества. В основе такого анализа водных растворов лежат известные ионные качественные реакции.

Для неорганических соединений они часто протекают в водных растворах, но в случае с катионами щелочных металлов обнаружение проводят при внесении сухих солей в среднюю (самую горячую) часть пламени спиртовки. Катионы лития (Li+) окрасят пламя в темно-розовый цвет. Катионы калия (K+) — в фиолетовый, натрия (Na+) — в желтый, рубидия (Rb+) — в красный, цезия (Cs+) — в голубой. Качественные реакции на катионы можно проводить для солей бария: присутствие катионов бария (Ba2+) устанавливается добавлением реактива с сульфат-ионами (SO42-), так как образовавшийся сульфат бария выпадет в осадок белого цвета, который не растворяется в кислотах: Ba2+ + SO42- → BaSO4↓. Присутствие катионов свинца (Pb2+)обнаруживаются при воздействии на водный раствор соли сульфидом (S2-), в результате образовывается сульфид свинца, который выпадает в виде осадка черного цвета: Pb2+ + S2- → PbS↓. Таких известных качественных реакций, как на катионы, так и на анионы очень много, и они описаны в аналитической химии.

Выбирая качественные реакции для тестирования образца, полезно знать общие правила растворимости химических соединений:

  1. Все нитраты являются растворимыми.
  2. Практически все соли калия, натрия и аммония растворимы.
  3. Все хлориды, бромиды и йодиды растворимы, за исключением галогенидов серебра, ртути (I) и свинца (II).
  4. Все сульфаты растворимы, за исключением сульфатов бария, стронция и свинца (II), которые являются нерастворимыми, и сульфатов кальция и серебра, которые являются умеренно растворимыми.
  5. Все карбонаты, сульфиты и фосфаты не растворяются за исключением карбонатов, сульфитов и фосфатов калия, натрия и аммония.
  6. Все сульфиды нерастворимы, за исключением сульфидов щелочных металлов, щелочноземельных металлов и аммония.
  7. Все гидроксиды нерастворимы за исключением гидроксидов щелочных металлов. Гидроокиси стронция, кальция и бария умеренно растворимы.

Такие органические вещества, как алканы (предельные углеводороды) или алкены (непредельные углеводороды) можно обнаружить при помощи раствора перманганаты калия, который в первом случае не изменит свою окраску, так как парафиновые углеводороды с перманганатом на холоде не реагируют. Во втором случае раствор обесцветится из-за протекания реакции Вагнера (например, с этиленом): 2KMnO4 + 3C2H4 + 4H2O -→ 2KOH + 3CH2OH-CH2OH + 2MnO2↓. В результате выпадает осадок двуокиси марганца, имеющий бурый цвет. Белки являются сложными органическими соединениями, которые обеспечивают жизнедеятельность любого живого организма. Их огромное множество, определение их имеет огромное практическое значение. Для этих целей используются качественные реакции на белки, они делятся на цветные и именные. С их помощью определяются не сами белки, а аминокислоты, входящие в их состав.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Следят за новыми комментариями — 5
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.