Качественные реакции на органические вещества. Качественные реакции-неорганической-химии. Качественные реакции органических веществ
Видеокурс «Получи пятерку» включает все темы, необходимые для успешной сдачи ЕГЭ по математике на 60-65 баллов. Полностью все задачи 1-13 Профильного ЕГЭ по математике. Подходит также для сдачи Базового ЕГЭ по математике. Если вы хотите сдать ЕГЭ на 90-100 баллов, вам надо решать часть 1 за 30 минут и без ошибок!
Курс подготовки к ЕГЭ для 10-11 класса, а также для преподавателей. Все необходимое, чтобы решить часть 1 ЕГЭ по математике (первые 12 задач) и задачу 13 (тригонометрия). А это более 70 баллов на ЕГЭ, и без них не обойтись ни стобалльнику, ни гуманитарию.
Вся необходимая теория. Быстрые способы решения, ловушки и секреты ЕГЭ. Разобраны все актуальные задания части 1 из Банка заданий ФИПИ. Курс полностью соответствует требованиям ЕГЭ-2018.
Курс содержит 5 больших тем, по 2,5 часа каждая. Каждая тема дается с нуля, просто и понятно.
Сотни заданий ЕГЭ. Текстовые задачи и теория вероятностей. Простые и легко запоминаемые алгоритмы решения задач. Геометрия. Теория, справочный материал, разбор всех типов заданий ЕГЭ. Стереометрия. Хитрые приемы решения, полезные шпаргалки, развитие пространственного воображения. Тригонометрия с нуля - до задачи 13. Понимание вместо зубрежки. Наглядное объяснение сложных понятий. Алгебра. Корни, степени и логарифмы, функция и производная. База для решения сложных задач 2 части ЕГЭ.
1. Качественная реакция на алканы. Определить, что какое-то вещество в смеси или в чистом виде алкан, несложно. Для этого газ либо поджигают - горение алканов сопровождается синим пламенем, либо пропускают через раствор перманганата калия. Алканы не окисляются перманганатом калия на холоду, вследствие этого раствор не будет изменять окраску.2. Качественная реакция на алкены.
Чтобы убедиться в наличии алкена, нужно пропустить его в раствор перманганата калия
(реакция Вагнера)
. В ходе реакции раствор обесцветится, выпадает бурый диоксид марганца MnO
2
(реакция на примере этилена):
3C
2
H
4
+ 2KMnO
4
+ 4H
2
O --> 3CH
2
OH-CH
2
OH + 2KOH + 2MnO
2
↓
Так же, алкены обесцвечивают бромную воду:
C
2
H
4
+ Br
2
--> C
2
H
4
Br
2
Бромная вода обесцвечивается, образуется дибромпроизводное.
3. Качественная реакция на алкины. Алкины можно выявить и по реакции Вагнера или с помощью бромной воды:
3C
2
H
2
+ 8KMnO
4
--> 3KOOC-COOK + 8MnO
2
↓ + 2KOH + 2H2O
C
2
H
2
+ 2Br
2
--> C
2
H
2
Br
4
Алкины с тройной связью
у крайнего атома углерода
реагируют с аммиачным раствором оксида серебра (гидроксид диаминсеребра (I))
(реактив Толленса)
:
C
2
H
2
+ 2OH ---> Ag
2
C
2
↓ + 4NH
3
+ 2H
2
O
Получившийся ацетиленид серебра (I) выпадает в осадок.
Алкины, у которых тройная связь в середине (R-C-=C-R) в эту реакцию
не
вступают.
Такая способность алкинов - замещать протон на атом металла, подобно кислотам - обусловлено тем, что атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации и электроотрицательность атома углерода в таком состоянии такая же, как у азота. Вследствие этого, атом углерода сильнее обогощается электронной плотностью и протон становится подвижным.
4. Качественная реакция на альдегиды.
Одна из самых интересных качественных реакций в органической химии - на альдегиды, предназначена исключительно для выявления соединений, содержащих альдегидную группу. К альдегиду приливают аммиачный раствор оксида серебра, реакция идет при нагревании:
CH
3
-CHO + 2OH -t-> CH
3
-COOH + 2Ag↓ + 4NH
3
+ H
2
O
Если опыт проведен грамотно, то выделяющееся серебро покрывает колбу ровным слоем, создавая эффект зеркала. Именно поэтому реакция называется
реакцией серебряного зеркала.
Примечание: реакцией серебряного зеркала также можно выявить метановую (муравьиную) кислоту HCOOH. При чем тут кислота, если мы говорим про альдегиды? Все просто: муравьиная кислота - единственная из карбоновых кислот, содержащая одновременно альдегидную и карбоксильную группы:
В ходе реакции метановая кислота окисляется до угольной, которая разлагается на углекислый газ и воду:
HCOOH + 2OH -t-> CO
2
+ 2H
2
O + 4NH
3
+ 2Ag↓
Помимо реакции серебряного зеркала существует также реакция с гидроксидом меди (II) Cu(OH)
2
. Для этого к свежеприготовленному гидроксиду меди (II) добавляют альдегид и нагревают смесь:
CuSO
4
+ 2NaOH --> Na
2
SO
4
+ Cu(OH)
2
↓
CH
3
-CHO + 2Cu(OH)
2
-t-> CH
3
-COOH + Cu
2
O↓ + 2H
2
O
Выпадает оксид меди (I) Cu
2
O - осадок красного цвета.
Еще один метод определения альдегидов - реакция с щелочным раствором тетраиодомеркурата (II) калия, известный нам из предыдущей статьи как реактив Несслера:
CH
3
-CHO + K
2
+ 3KOH --> CH
3
-COOK + Hg↓ + 4KI + 2H
2
O
При добавлении альдегида к раствору фуксинсернистой кислоты раствор окрашивается в светло-фиолетовый цвет.
5. Качественные реакции на спирты. Спирты по количеству гидроксильных групп бывают одно-, двух-, многоатомными. Для одно- и многоатомных реакции различны.
Качественные реакции на одноатомные спирты:
Простейшая качественная реакция на спирты - окисление спирта оксидом меди. Для этого пары спирта пропускают над раскаленным оксидом меди. Затем полученный альдегид улавливают фуксинсернистой кислотой, раствор становится фиолетовым:
CH
3
-CH
2
-OH + CuO -t-> CH
3
-CHO + Cu + H
2
O
Спирты идентифицируются пробой Лукаса - конц. раствор соляной кислоты и хлорида цинка. При пропускании вторичного или третичного спирта в такой раствор образуется маслянистый осадок соответствующего алкилхлорида:
CH
3
-CHOH-CH
3
+ HCl -ZnCl
2
-> CH
3
-CHCl-CH
3
↓ + H2O
Первичные спирты в реакцию не вступают.
Еще одним известным методом является иодоформная проба:
CH
3
-CH
2
-OH + 4I
2
+ 6NaOH --> CHI
3
↓ + 5NaI + HCOONa + 5H
2
O
Качественные реакции на многоатомные спирты.
Наиболее известная качественная реакция на многоатомные спирты - взаимодействие их с гидроксидом меди (II). Гидроксид растворяется, образуется хелатный комплекс темно-синего цвета. Обратите внимание на то, что в отличии от альдегидов многоатомные спирты реагируют с гидроксидом меди (II) без нагревания. К примеру, при приливании глицерина образуется глицерат меди (II):
6. Качественные реакции на карбоновые кислоты.
На карбоновые кислоты обычно подчеркивают образование цветных осадков с тяжелыми металлами. Но наиболее осуществимая качественная реакция на метановую кислоту HCOOH. При добавлении концентрированной серной кислоты H
2
SO
4
к раствору муравьиной кислоты образуется угарный газ и вода:
HCOOH -H
2
SO
4
-> CO + H
2
O
Угарный газ можно поджечь. Горит синем пламенем:
2CO + O
2
-t-> 2CO
2
Из многоосновных кислот рассмотрим качественную реакцию на щавелевую H
2
C
2
O
4
(HOOC-COOH). При добавлении к раствору щавелевой кислоты раствор соли меди (II) выпадет осадок оксалата меди (II):
Cu
2+
+ C
2
O
4
2-
--> CuC
2
O
4
↓
Щавелевая кислота также, как и муравьиная, разлагается концентрированной серной кислотой:
H
2
C
2
O
4
--H
2
SO
4
-> CO + CO
2
+ H
2
O
7. Качественные реакции на амины.
На амины качественных реакций нет (за исключением анилина). Можно доказать наличие амина окрашиванием лакмуса в синий цвет. Если же амины нельзя выявить, то можно различить первичный амин от вторичного путем взаимодействия с азотистой кислотой HNO
2
. Для начала нужно ее приготовить, а затем добавить амин:
NaNO
2
+ HCl --> NaCl + HNO
2
Первичные дают азот N
2
:
CH
3
-NH
2
+ HNO
2
--> CH
3
-OH + N
2
+ H
2
O
Вторичные - алкилнитрозоамины - вещества с резким запахом (на примере диметилнитрозоамина):
CH
3
-NH-CH
3
+ HNO
2
--> CH
3
-N(NO)-CH
3
+ H
2
O
Третичные амины в мягких условиях с HNO 2 не реагируют.
Анилин образует осадок при добавлении бромной воды:
C
6
H
5
NH
2
+ 3Br
2
--> C6H
2
NH
2
(Br)
3
↓ + 3HBr
Анилин также можно обнаружить по сиреневой окраске при добавлении хлорной извести.
8. Качественные реакции на фенол. Фенол лучше всего обнаруживает хлорид железа (III) - образуется фиолетовое окрашивание раствора. Это лучший метод обнаружения фенола, т.к. реакция очень чувствительна.
Также фенол наряду с анилином дает осадок желтоватого цвета при пропускании в водный раствор брома - 2,4,6 - трибромфенол:
C
6
H
5
OH + 3Br
2
--> C
6
H
2
OH(Br)
3
↓ + 3HBr
Фенолы дают фенол-альдегидные смолы при реакции с альдегидом в кислой среде. При этом образуются мягкие пористые массы фенол-альдегидных смол (реакция поликонденсации) .
9. Качественная реакция на алкилхлориды. Вещества, содержащие хлор, могут окрашивать пламя в зеленый цвет. Для этого нужно обмакнуть медную проволоку в алкилхлориде и поднести к пламени (проба Бельштейна) .
10. Качественная реакция на углеводы.
Большинство углеводов имеют альдегидные и гидроксильные группы, поэтому для них характерны все реакции альдегидов и многоатомных спиртов.
Существует способ, который помогает различить глюкозу от фруктозы -
проба Селиванова
. Для того, чтобы различить эти углеводы, к ним приливают смесь резорцина и соляной кислоты. Реагирует со смесью фруктоза, при этом раствор окрашивается в малиновый цвет.
Крахмал в присутствии иода окрашивается в темно-синий цвет. При нагревании окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.
11. Качественная реакция на белки.
Белки выявляются в основном на реакциях, основанных на окрасках.
Ксантопротеиновая реакция.
Данная реакция обнаруживает ароматические аминокислоты, входящие в белки (на примере тирозина):
(OH)C
6
H
4
CH(NH
2
)COOH + HNO
3
--H
2
SO
4
--> (OH)C
6
H
3
(NO
2
)CH(NH
2
)COOH↓ + H2O - выпадает осадок желтого цвета.
(OH)C
6
H
3
(NO
2
)CH(NH
2
)COOH + 2NaOH ---> (ONa)C
6
H
3
(NO
2
)CH(NH
2
)COONa + H2O - раствор становится оранжевым.
Обнаружение серосодержащих аминокислот:
Белок + (CH
3
COO)
2
Pb -NaOH-> PbS↓ (осадок черного цвета).
Биуретовая реакция для обнаружения пептидной связи (CO-NH):
Белок + CuSO
4
+ NaOH --> красно-фиолетовое окрашивание.
Спецефический запах при горении:
Белок --обжиг--> запах паленой шерсти.
Качественный анализ предназначен для обнаружения отдельных элементов или ионов, входящих в состав вещества.
Аналитические реакции сопровождаются аналитическим эффектом, позволяющим получить информацию о наличии определяемого элемента. К аналитическим эффектам относят: выпадение или растворение осадка, выделение газообразных продуктов, изменение окраски раствора, образование кристаллов определенной формы.
Для определения присутствия веществ, анионов, катионов используются качественные реакции. Проведя их, можно подтвердить однозначно их наличие. Эти реакции широко используются при проведении качественного анализа, целью которого является определение наличия веществ или ионов в растворах или смесях. Приведем необходимый для сдачи ЕГЭ минимум качественных реакций.
I. Качественные реакции на катионы.
1. Катион водорода Н + , изменение окраски индикаторов: красный цвет лакмуса, розово-красный - метилового оранжевого.
2. Ион аммония:
NH + 4 + ОН → NH 3 + H 2 О (запах или посинение влажной лакмусовой бумаги).
3. Ион Fe 2+ :
3Fe 2+ + 2 2 ↓ (турнбулева синь); Fe 2+ + 2ОН = Fe(OH) 2 ↓ . (зеленоватый осадок).
4. Ион Fe 3+ :
4Fe 3+ + 3 4- → Fe 4 3 ↓ (берлинская лазурь);
Fe 3+ + 3CNS → Fe(CNS) 3 (кроваво-красный цвет);
Fe 3+ + 3ОН - = Fe(OH) 3 ↓ (бурый осадок).
5. ИонА1 3+ :
Al 3+ + 3ОН - →А1(ОН) 3 ↓ (белый осадок, растворяется в избытке щелочи).
6. Ион Ва 2+ :
Ва 2+ + SО 4 2- → BaSО 4 ↓ . (белый осадок).
7. Ион Са 2+ :
Са 2+ + СО 3 2- →CaCО 3 ↓ . (белый осадок).
8. Ион Си 2+ :
Cu 2+ + 2ОH - → Сu(ОН) 2 ↓ (голубой осадок).
9. Иoн Ag + :
Ag + + СI - → AgCl ↓ (белый творожистый осадок).
10. Окраска пламени:
II. Качественные реакции на анионы.
1. Гидроксид-ион:ОН - : изменение окраски индикаторов: лакмус -синий, фенолфталеин - малиновый, метиловый оранжевый - желтый.
2. Галогенид-ионы:
F - + Ag + → осадок не образуется;
С1 - + Ag + → AgC↓ - белый осадок
Br - + Ag + →AgBr↓ - желтовато-белый осадок
I - + Ag + →AgI↓ - ярко-желтый осадок
3. Сульфид-ион:
H 2 S + Pb(NO 3) 2 →PbS ↓ + 2HNO 3 ;
CuSO 4 + H 2 S (Na 2 S)→H 2 SO 4 (Na,SO 4) + CuS↓ (черный осадок).
4. Сульфат-ион:
BaCI 2 + H,SO 4 →BaSO 4 ↓ + 2НС1; Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (белый осадок).
5. Нитрат-ион:
Сu 2+ + NO 3 - + 2Н + →Сu 2+ + NO 2 + Н 2 O (бурый газ).
6. Фосфат-ион:
РO 4 3- + 3Ag + → Ag 3 PO 4 ↓ (желтый осадок, который, в отличие от осадка AgBr, растворим в минеральных кислотах).
7. Хромат-ион:
СгO 4 2- + Ва 2+ → BaCrO 4 ↓ . (желтый осадок).
8. Карбонат-ион, обнаружение С0 2:
СО 3 2- + 2Н + → СO 2 + Н 2 O;
СO 2 + Са(ОН) 2 →СаСO 3 + Н 2 O;
СаСО 3 + СO 2 + Н 2 O →Са(НСO 3) 2 .
III. Качественная реакция на озон:
2KI + O 3 + Н 2 O → I 2 ↓ + 2КOН + O 2 ; KI + О 2 → не идет
Образование йода можно доказать по изменению окраски раствора в присутствии крахмала: происходит посинение.
Идентификация органических соединений
1. Качественные реакции на соединения, содержащие двойные и тройные связи (алкены, алкадиены, алкины, и др.). Обесцвечивание перманганата калия:
3СН 2 = СН 2 +2КМпO 4 + 4Н 2 O →3С Н 2 ОН - С Н 2 ОН + 2MnO 2 + 2KOH;
3С Н = С Н + 8КМпO 4 → 3КООС-СООК + 8МпO 2 +2КОН + 2Н 2 O.
Обесцвечивание бромной воды:
Н 3 С-СН 2 -СН=СН 2 + Вг 2 → Н 3 С-СН 2 -СН-СН 2 ;
CH≡CH + 2Вг 2 → CHBr 2 -CHBr 2
СН 2 =СН-СООН + Вг 2 → СН 2 Вг-СНВг-СООН.
Качественные реакции на многоатомные спирты, моно- и дисахариды.
Взаимодействие с Сu(ОН) 2 на холоде - это качественная реакция на многоатомные спирты, а также на моно- и дисахариды:
Моносахаридл (дисахарид) + Сu(ОН) (голубой осадок) → синий раствор:
3. Качественная реакция на фенолы.
С 6 Н 5 ОН + FeCl 3 → комплексное соединение темно-фиолетового цвета.
4. Качественные реакции «Серебряное зеркало» и со свежеприготовленным осадком Си(ОН) 2 на альдегидную группу:
СН 3 СНО+ Ag 2 O(NH 3) → СН 3 СООН + 2Ag |;
НСНО + 2Ag 2 O(NH 3) →СO 2 + Н 2 O + 4Ag↓
CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO+Ag 2 O(NH 3) → СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СООН + 2Ag↓ ;
СН 3 СНО + 2Сu(ОН) 2 →СН 3 СООН + Cu 2 O↓ + 2Н 2 O
5. Качественные реакции на органические кислоты:
СН 3 СООН: лакмус красный;
СН 3 СООН + Na 2 CO 3 → CH 3 COONa + H 2 O + СO 2 (выделение газа);
НСООН: лакмус красный;
2НСООН + Na 2 CO 3 →2HCOONa + H 2 O + СO 2 (выделение газа);
НСООН + Ag 2 O(NH 3) → СO 2 + Н 2 O + 2Ag↓
6. Качественная реакция с йодом на крахмал:
(С 6 Н |0 О 5) n + I 2 →синее окрашивание.
Качественные реакции на белки
а) биуретовая реакция.
При обработке белка концентрированным раствором щелочи и раствором сульфата меди появляется красно-фиолетовое окрашивание, вызванное образованием медного комплекса белка (реакция на пептидную связь);
б) ксантопротеиновая реакция.
При действии концентрированной азотной кислоты белок окрашивается в желтый цвет. Реакция связана с наличием в молекуле белка ароматических групп, которые нитруются в мягких условиях;
в) сульфгидрильная реакция.
При добавлении к раствору белка ацетата свинца (II) и гидроксида натрия при нагревании выпадает черный осадок сульфида свинца, вследствие наличия в белке тиольных (сульфгидрильных) групп.
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели : систематизировать представление учащихся о качественных реакциях на некоторые катионы и анионы, органические вещества. Подготовка к ЕГЭ.
Задачи урока:
- Обучающие : систематизировать, обобщить и углубить знания учащихся о качественных реакциях.
- Воспитывающие : доказать ведущую роль теории в познании практики; доказать материальность изучаемых процессов; воспитание самостоятельности, сотрудничества, способности к взаимовыручке, культуры речи, трудолюбия, усидчивости.
- Развивающие : развитие способности к анализу; умения использовать изученный материал для познания нового; памяти, внимания, логического мышления.
Тип урока: урок-лекция с элементами комплексного применения знаний, умений, навыков.
Ход урока
Вступительное слово учителя.
Отдельные методы и приемы химического анализа были известны ещё в глубокой древности. Уже тогда могли проводить анализы лекарственных препаратов, металлических руд.
Английский ученый Роберт Бойль (1627 - 1691)считается основоположником качественного анализа.
Основной задачей качественного анализа является обнаружение веществ, находящихся в интересующем нас объекте (биологические материалы, лекарственные препараты, продукты питания, объекты окружающей среды). В школьном курсе рассматривается качественный анализ неорганических веществ (являющихся электролитами, т.е. по сути качественный анализ ионов) и некоторых органических соединений.
Науку о методах определения качественного и количественного состава веществ или их смесей по интенсивности аналитического сигнала называют аналитической химией. Аналитическая химия разрабатывает теоретические основы методов исследования химического состава веществ и их практического применения. Задача качественного анализа - обнаружение компонентов (или ионов), содержащихся в данном веществе.
Исследования вещества всегда начинаются с его качественного анализа, т. е. из определения того из каких компонентов (или ионов) состоит это вещество.
Теоретические основы химического анализа составляют следующие законы и теоретические положения: периодический закон Д.И. Менделеева; закон действующих масс; теория электролитической диссоциации; химическое равновесие в гетерогенных системах; комплексообразование; амфотерность гидроксидов; автопротолиз (водородный и гидроксидный показатели); ОВР.
Химические методы основаны на превращениях, протекающих в растворах с образованием осадков, окрашенных соединений или газообразных веществ. Химические процессы, используемые в целях анализа, называют аналитическими реакциями. Аналитическими являются реакции, которые сопровождаются каким-нибудь внешним эффектом, позволяющим установить, что химический процесс связан с выпадение или растворением осадка, изменением окраски анализируемого раствора, выделением газообразных веществ. Требования к аналитическим реакциям и их особенности можно свести к следующим положениям:
выполнение анализа “сухим” или “мокрым” способом (сухой способ - это пирохимические методы, от греч. “пир” - огонь), сюда следует отнести пробы на окрашивание пламени при сгорании исследуемого вещества на петле платиновой (или нихромовой) проволочки с получением в результате окрашенного в характерный цвет пламени; метод растирания твердого анализируемого вещества с твердым реактивом, например, при растирании смеси соли аммония с Са(ОН) 2 выделяется аммиак. Анализ сухим способом применяется для экспресс-анализов или в полевых условиях для качественного и полуколичественного исследования минералов и руд;
для проведения мокрого анализа исследуемое вещество должно быть переведено в раствор и в дальнейшем реакции идут как реакции обнаружения ионов.
Аналитическая реакция должна протекать быстро и полно при соблюдении определенных условий: температуры, реакции среды и концентрации обнаруживаемого иона. При выборе реакции обнаружения ионов руководствуются законом действующих масс и представлениями о химическом равновесии в растворах. При этом выделяются следующие характеристики аналитических реакций: селективность или избирательность; специфичность; чувствительность. Последняя характеристика связана с концентрацией обнаруживаемого иона в растворе и если реакция удается при низкой концентрации иона, то говорят о высокочувствительной реакции. Например, если вещество малорастворимое в воде и осадок выпадает при его низкой концентрации, то это высокочувствительная реакция, если вещество хорошо растворимо и выпадает в осадок при высокой концентрации иона, то реакция считается малочувствительной. Понятие чувствительности относится ко всем аналитическим реакциям, каким бы внешним эффектом они не сопровождались.
Рассмотрим наиболее характерные качественные реакции школьного курса.
В конце лекции можно предложить ученикам контрольной тестирование с использованием вопросов из тестов ЕГЭ по данной теме
В школьном курсе химии знакомство учащихся с индикаторами сводится в основном к лакмусу, метиловому оранжевому и фенолфталеину. Между тем химических индикаторов гораздо больше.
Приведем одно из наиболее общих определений индикатора: индикатор - это вещество, указывающее на состояние системы или на момент, в который система достигает требуемого равновесия. Для химиков важно, что индикатор своим состоянием показывает наличие достаточной концентрации определяемого вещества.
Чтобы индикатором можно было пользоваться на практике, изменение его состояния должно легко фиксироваться . Как правило, индикаторы под воздействием определяемого вещества меняют цвет, иногда - агрегатное состояние, флуоресцируют. Существуют индикаторы кислотно-основные (рН-индикаторы), окислительно-восстановительные (редокс-индикаторы), а также индикаторы на какое-либо определенное вещество или группу веществ. Основной принцип работы индикатора - взаимодействие с определяемым веществом с образованием формы, имеющей другие свойства, чем исходная.
В частности, pH-индикаторы представляют собой органические кислоты, основания или соли. Например, метиловый оранжевый - это органическое основание Льюиса желтого цвета, которое под действием кислоты (ионов Н +) превращается в соль красного цвета:
Реакция обратима: при добавлении щелочи к соли ионы Н + , связанные с атомами азота, будут взаимодействовать с ионами ОН — с образованием молекул воды и равновесие сдвинется в сторону основания. Поэтому при подщелачивании метиловый оранжевый снова станет желтым.
Принцип действия фенолфталеина примерно такой же. Фенолфталеин - бесцветный лактон, образующий под действием основания малиновый анион кислоты:
Ниже приведены различные индикаторы, однако для школьного курса химии достаточно знать такие индикаторы как лакмус, метиловый оранжевый и фенофталеин:
Качественные реакции на неорганические вещества и ионы. Катионы
Качественный анализ – раздел аналитической химии, посвященный установлению качественного состава веществ, то есть обнаружению элементов и образуемых ими ионов, входящих в состав и простых, и сложных веществ. Делают это с помощью химических реакций, характерных для данного катиона или аниона, позволяющих обнаружить их как в индивидуальных веществах, так и в смесях.
Задачей качественного анализа является изучение методов, с помощью которых устанавливают, какие химические элементы входят в состав анализируемой пробы.
Химические методы анализа основаны на применении характерных химических реакций для открытия составных частей вещества. Применяемые для этих реакции вещества называются реактивами.
Согласно теории электролитической диссоциации реакции протекают между ионами электролитов, образующимися в водных растворах. Происходящие при этом химические процессы называются аналитическими реакциями.
Они сопровождаются характерными внешними признаками , легко воспринимаемыми нашими органами чувств:
· выделение газа
· изменение окраски раствора
· выпадение осадка
· растворение осадка
· образование кристаллов характерной формы
В первых четырех случаях за протеканием реакции наблюдают визуально, кристаллы рассматривают под микроскопом
Для получения правильных результатов необходимы реакции, выполнению которых не мешают другие присутствующие ионы. Для этого нужны специфические (взаимодействующие только с определяемым ионом) или хотя бы селективные (избирательные) реагенты.
Примером реакции с участием специфического реагента является выделение газообразного NH 3 при действии сильных оснований (KOH или NaOH) на вещество, содержащее ион NH 4 + . Ни один катион не помешает обнаружению иона NH 4 + , потому что только он реагирует со щелочами с выделением NH 3 .
Диметилглиоксим (реагент Чугаева) служит примером селективного реагента: в щелочной среде он реагирует с ионами Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , а в кислой – только с ионами Pd 2+ .
К сожалению, селективных, тем более специфических реагентов очень мало, поэтому при анализе сложной смеси приходится прибегать к маскированию мешающих ионов, переводя их в реакционно инертную форму, или, чаще, к разделению смеси катионов или анионов на составные части, называемые аналитическими группами. Делают это с помощью специальных (групповых) реагентов, которые с рядом ионов, реагируя в одних и тех же условиях, образуют соединения с близкими свойствами – малорастворимые осадки или устойчивые растворимые комплексы. Это и позволяет разделить сложную смесь на более простые составные части.
Существует несколько схeм деления катионов на аналитические группы с помощью групповых реагентов. Одна из них основана на использовании различий в растворимости хлоридов, сульфатов и гидроксидов. Действуя на смесь катионов в строго определенном порядке растворами HCl, H 2 SO 4 , NH 3 и NaOH (групповые реагенты), можно разделить содержащиеся в смеси катионы на 6 аналитических групп. Эту схему называют кислотно-щелочной по именам используемых в ней групповых реагентов.
Смотрите качественные реакции на катионы в таблице ниже:
Качественные реакции на анионы
Анионы не имеют общеустановленного разделения на группы, число которых значительно варьирует в разных схемах анализа. Обычно анионы классифицируют по признаку растворимости солей и по признаку окислительной-восстановительной активности.
Групповые реагенты в анализе анионов служат только для их обнаружения (в отличие от катионов, где такие реактивы служат и для разделения).
Смотрите качественные реакции на анионы в таблице ниже:
Идентификация органических соединений
Органическая химия, как вы знаете, это химия углеводородов и их производных.
В состав углеводородов входят элементы углерод и водород. В составе производных углеводородов кроме углерода и водорода могут содержаться кислород, азот, сера, галогены и другие элементы.
Для обнаружения в составе органического соединения тех или иных элементов требуется разрушение его молекулы и перевод составляющих его элементов в простейшие соединения.
Анализ элементного состава может проводиться как качественное определение элементов, входящих в состав органических соединений (С, Н, О, N, S, Cl), так и количественное, показывающее процентное содержание каждого элемента в анализируемом органическом соединении.
Присутствие тех или иных элементов в органическом соединении может быть обнаружено различными методами качественного анализа.
Галогены, например, можно обнаружить качественной пробой Бейльштейна по изменению окраски пламени при внесении медной проволоки с пробой анализируемого вещества в пламя газовой горелки, что объясняется образованием летучих при высокой температуре галогенидов меди. Эта проба чувствительна даже на присутствие следов галогена в органических соединениях.
Проба на окрашивание пламени
Ряд элементов окрашивает пламя в характерный цвет, если под воздействием тепла в пламени появляются отдельные атомы этих элементов. У некоторых элементов атомы отделяются уже при первом погружении в пламя, у иных для этого требуется обработка кислотой. Если в определителе нет других специальных указаний, то обломок минерала надо смочить каплей разбавленной соляной кислоты, которая наносится с помощью стеклянной палочки или пипетки, а затем прокалить.
При совершении электроном квантового скачка с одной разрешенной орбитали на другую атом испускает свет. А поскольку энергетические уровни атомов двух элементов различны, свет, испускаемый атомом одного элемента, будет отличаться от света, испускаемого атомом другого. Это положение лежит в основе науки, которую мы называем спектроскопией.
На этом же положении (что атомы разных элементов испускают свет разной длины волны) основана проба на окрашивание пламени в химии. При нагревании в пламени газовой горелки раствора, содержащего ионы одного из щелочных металлов (то есть одного из элементов первой колонки периодической системы Менделеева), пламя окрасится в определенный цвет в зависимости от того, какой металл присутствует в растворе. К примеру, ярко-желтый цвет пламени выдает присутствие натрия, фиолетовый - калия, а карминно-красный - лития. Происходит это окрашивание пламени так: столкновение с горячими газами пламени переводит электроны в возбужденное состояние, из которого они возвращаются в исходное, одновременно испуская свет характерной длины волны.
Это свойство атомов объясняет, почему лес, прибитый к океанскому берегу, так высоко ценится для топки каминов. Долгое время находясь в море, бревна адсорбируют большое количество разных веществ, и при горении бревен эти вещества окрашивают пламя во множество разных цветов.
Справочный материал для прохождения тестирования:
Таблица Менделеева
Таблица растворимости