Качественные реакции на неорганические вещества и ионы — уравнения и таблица

Задачей аналитической химии является определение состава исследуемого объекта, т. е. распознавание содержащихся в нём элементов и установление их точного количества. Первую часть задачи возможно решить посредством проведения качественных реакций на ионы (неорганических веществ) и функциональные группы (органическая химия).

Качественные реакции на неорганические вещества и ионы - уравнения и таблица

Основные признаки качественной реакции

Качественная реакция — это химическое взаимодействие определяемого вещества и реагента, сопровождающееся ярким внешним эффектом. Кроме того, реакции должны быть специфичными, т. е. возможными только для определённого элемента или группы соединений. К их эффектам могут относиться:

  • выделение газа;
  • изменение цвета раствора;
  • выпадение или растворение осадка (для теоретического предположения достаточно воспользоваться таблицей растворимости).

Качественные реакции на неорганические вещества и ионы - уравнения и таблица

Так как в аналитической химии широко применяют физические и физико-химические методы анализа, то для некоторых веществ признаком прохождения качественной реакции становятся изменение окраски пламени горелки при внесении в него вещества, начало люминесценции при ультрафиолетовом облучении или характе́рная форма образующихся кристаллов (которую возможно рассмотреть только при помощи микроскопа).

Аналитические группы

Качественные реакции на неорганические вещества и ионы - уравнения и таблица

Качественные реакции на катионы и анионы принято классифицировать по так называемым аналитическим группам, приняв за основной признак деления взаимодействие ряда ионов со специальным, групповым реагентом. Продуктами таких реакций будут соединения с похожими свойствами, например, осадки, плохо растворимые в воде, или неустойчивые комплексы.

Самой распространённой схемой деления является сероводородная, где групповыми реагентами являются карбонат аммония, раствор сероводорода и соляная кислота. Свойства образуемых хлоридов, сульфидов и карбонатов позволяют определить 5 аналитических групп, к которым относятся ионы:

  • K+, Na+, NH4+, Mg2+;
  • Ba2+, Ca2+, Sr2+;
  • Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+;
  • Cu2+, Cd2+, Bi3+, As3+, Sn2+, Sn4+, Sb3+;
  • Ag+, Pb2+, Hg.
  • Групповые реакции в химии используются не только для определения состава, но и для переведения ионов в инертное (не реакционноспособное) состояние.

    Этот приём называется маскированием и своей целью имеет устранение соединений, мешающих проведению определённых химических исследований объекта.

    Обнаружение катионов

    Качественные реакции на неорганические вещества и ионы - уравнения и таблица

    Изменение окраски пламени является самым эффектным признаком качественной реакции и распространяется на определённое количество катионов неорганических веществ. За счёт выделения избытка энергии пламя становится жёлто-зелёным (Ba2+) и жёлтым (Na+), карминово-красным (Sr2+) и кирпично-красным (Ca2+), и даже фиолетово-розовым (K+). Тем не менее такой способ не является наиболее эффективным, так как интенсивность окраски напрямую зависит от концентрации, а определение цвета является субъективным. Поэтому результаты обычно проверяют дополнительно, используя иные реакции.

    Аналитическая группа Ион Реакция Признак
    I K+ KCl + NaHC4H4O6 (гидротартрат натрия)=KHC4H4O6 +NaCl Выпадение белого кристаллического осадка, нерастворимого в воде, растворимого в гидроксиде калия и соляной кислоте
      NH4+ NH4Cl+NaOH=NH3 + H2O +NaCl Выделение аммиака
      Mg2+ MgCl2+2Na2CO3+H2O=(MgOH)2CO3+4NaCl+CO2 Образование белого аморфного осадка
    II Ba2+ 2BaCl2+K2Cr2O7+H2O=2BaCrO4+2HCl Жёлтый осадок, растворимый в HCl и нерастворимый в CH3COOH
      Ca2+ CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl Белый кристаллический осадок
    III Zn2+ ZnCl2+H2S=ZnS+2HCl Белый осадок
      Cr3+ 2CrCl3+3H2O2+10KOH=2K2CrO4+8H20+6KCl Появление жёлтой окраски
      Mn2+ 2Mn(NO3)2+5PbO2+6HNO3=2HMnO4+5Pb(NO3)2+2H2O Красно-фиолетовый цвет раствора
      Fe2+ FeSO4+K3Fe(CN)6=KFeFe(CN)6+K2SO4 Синий осадок
      Fe3+ FeCl3+4KSCN=K Fe(SCN)4+3KCl Ярко-красный цвет раствора
    IV Cu2+ CuSO4+4NH3=Cu(NH3)4SO4 Устойчивый комплекс ярко-синего цвета
      Cu2+ CuCl2+H2S=CuS+2HCl Чёрный, нерастворимый в воде и разбавленных кислотах, осадок

    Пятая группа отличается тем, что катионы серебра, свинца и меди, образуют малорастворимые в воде соединения характе́рной окраски, позволяющие без труда отличить их от других веществ. Например, серебро образует следующие осадки — AgSO4 бесцветный, Ag2S чёрный, AgI жёлтый, AgBr бледно-жёлтый, AgCl белый творожистый и Ag3PO4 жёлтый кристаллический, свинец — PbI2 ярко-жёлтый, PbSO4 белый.

    Кроме того, и сам ион серебра является специфическим реагентом, только не для неорганической химии, а для органических соединений.

    Ag2O в аммиачном растворе при добавлении альдегида образует на поверхности сосуда тонкую плёнку чистого серебра. Сама реакция широко известна как получение «серебряного зеркала».

    Определение анионов

    По групповому реагенту и органические, и неорганические анионы делятся на три группы: групповой реагент BaCl2, AgNO3 (или HNO3) или групповой реагент отсутствует. Для I группы (SO4(2-), PO4(3-), SO3(2-)) признаком прошедшей качественной реакции является образование бесцветных и малорастворимых соединений. Нитрат серебра образует с анионами II группы (ионы галогенов) характерно окрашенные соединения, растворимые в азотной кислоте.

    Для определения остальных анионов существуют специфические реакции, например, NO3- взаимодействует с дифениламином ((С6H5)2NH), окрашивая раствор в очень яркий оттенок фиолетового.

    Эта реакция проводится капельным методом, т. е. с помощью микропипеток на стеклянные пластинки наносится по 1-2 капли обоих реагентов, что является достаточным для получения яркого внешнего эффекта.

    Качественные реакции на неорганические вещества и ионы - уравнения и таблица

    Качественные реакции имеют большое значение для химии. При помощи относительно простых специфических реакций становится возможным установить, какие же вещества находятся в смеси, и в дальнейшем провести ряд сложных операций, направленных на её разделение, экстракцию определённых соединений и т. д. Это используют и в исследовательских, и в промышленных лабораториях, следящих за контролем качества продукции.

    Предыдущая
    ХимияИнертные газы - свойства, строение и применение
    Следующая
    ХимияПолучение альдегидов - уравнения химических реакций
    Помогли? Поставьте оценку, пожалуйста.
    Плохо
    0
    Хорошо
    0
    Супер
    0
    Спринт-Олимпик.ру
    Мы в ВК, подпишись на нас!

    Подпишись на нашу группу в ВКонтакте, чтобы быть в курсе выхода нового материала...

    Вступить
    ×