Качественные реакции. Признаки химических реакций

Химические явления отличаются от физических тем, что в результате их образуются новые вещества.

Основными признаками химических явлений будут: образование или растворение осадка, выделение газа, появление запаха, изменение окраски, выделение или поглощение теплоты, выделение света.

Образование осадка можно наблюдать в реакции хлорида цинка с гидроксидом натрия. Но если к осадку и дальше добавлять гидроксид натрия, то вскоре осадок растворится за счёт образования комплексной соли:

ZnCl₂ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + 2NaCl

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄].

Выделение газа происходит в реакции гидрокарбоната натрия с соляной кислотой:

NaHCO₃ + 2HCl = NaCl + CO₂↑ + H₂O.

Появление запаха можно ощутить, если добавить к хлориду аммония добавить гидроксид калия и слегка нагреть:

NH₄Cl + KOH = KCl + NH₃↑ + H₂O.

Если в раствор щёлочи – гидроксида натрия – добавить фенолфталеин, то появиться малиновая окраска, которая исчезает, когда к раствору добавить кислоту, например серную кислоту:

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O.

Выделение теплоты и света можно наблюдать в реакции горения магния:

2Mg + O₂ = 2MgO.

Для обнаружения ионов можно использовать качественные реакции.

Следует запомнить, что в растворах кислот лакмус становится красным, метилоранж – красным, фенолфталеин не изменяет окраску, а универсальная индикаторная бумага также окрашивается в красный цвет.

В растворах щелочей лакмус становится синим, метилоранж – жёлтым, фенолфталеин малиновым, а универсальная индикаторная бумага – синей.

Щелочные и щелочноземельные металлы можно определить по цвету пламени. Например, катион лития окрашивает пламя в красно-малиновый цвет, катион натрия – в жёлтый цвет, катион калия – в фиолетовый цвет, катион рубидия окрашивает пламя в буро-красный цвет, катион цезия – в голубой цвет, катион кальция окрашивает пламя в кирпично-красный цвет, катион стронция – в карминово-красный цвет, а катион бария – в жёлто-зелёный цвет.

Для обнаружения катиона серебра в растворе можно использовать вещество, содержащее анион хлора, при этом образуется белый творожистый осадок. С бромид-ионом катионы серебра образуют желтоватый осадок, а анионами йода – жёлтый осадок:

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓ Ag⁺ + Br^- = AgBr↓ Ag⁺ + I^- = AgI↓.

Для обнаружения в растворе ионов меди двухвалентной следует использовать щёлочь, при этом образуется голубой осадок гидроксида меди (II):

Сu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂↓.

Катионы амфотерных металлов: цинка, бериллия и алюминия распознают добавлением щёлочи, при этом образуется осадок, который растворяется в избытке щёлочи с образованием комплексной соли:

Zn²⁺ + 2OH^- = Zn(OH)₂↓

Be²⁺ + 2OH^- = Be(OH)₂↓

Al³⁺ + 3OH^- = Al(OH)₃↓.

Например, растворимая соль цинка с избытком щёлочи даёт осадок гидроксида цинка, при дальнейшем добавлении щёлочи осадок растворяется, потому что образуется комплексная соль – тетрагидроксоцинкат натрия:

Zn²⁺ + 2OH^- = Zn(OH)₂↓

Zn(OH)₂ + 2OH^- = [Zn(OH)₄]^2-.

Катионы кальция и стронция распознают по карбонат-иону, в результате образуется белый осадок, который не растворяется в сильных кислотах:

Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃↓

Sr²⁺ + CO₃^2- = SrCO₃↓.

Катионы бария можно распознать с помощью сульфат-ионов, при этом образуется белый осадок, который также не растворяется в сильных кислотах. По аналогии сульфат-ионы можно распознать в реакции с ионами бария, так как образуется белый осадок сульфата бария:

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓.

Сульфит и гидросульфит-ионы распознают по выделению сернистого газа , который имеет резкий запах. Например, при действии на сульфит натрия соляной кислоты выделяется газ с резким запахом – оксид серы (IV):

Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + SO₂↑ + H₂O.

Для обнаружения карбонат и гидрокарбонат-ионов используют сильную кислоту. Например, при действии серной кислоты на гидрокарбонат натрия образуется углекислый газ:

2NaHCO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O.

Ацетат-ион распознают по запаху уксусной кислоты при действии серной кислоты на ацетаты:

CH₃COO^- + H⁺ = CH₃COOH.

Определить нитрат-ионы можно только с помощью меди и концентрированной серной кислоты, потому что нитраты – это растворимые соли. При этом выделяется оксид азота (IV) – газ бурого цвета:

Cu + H₂SO₄ (конц.) → NO₂↑.

Фосфат-ионы распознать можно с помощью катионов серебра, так как образуется жёлтый осадок фосфата серебра (I):

PO₄^3- + 3Ag⁺ = Ag₃PO₄↓.

Качественной реакцией на фторид-ионы является катион кальция, при этом образуется белый осадок фторида кальция:

2F^- + Ca²⁺ = CaF₂↓.

Сульфид-ионы можно распознать с помощью ацетата свинца (II), при этом образуется чёрный осадок сульфида свинца (II):

S^2- + Pb²⁺ = PbS↓.

Силикат-анион можно определить по выпадению студнеобразного осадка кремниевой кислоты. Так, в реакции силиката калия с соляной кислотой образуется кремниевая кислота, представляющая собой студнеобразное вещество:

K₂SiO₃ + 2HCl = 2KCl + H₂SiO₃↓.

Кроме этого, силикаты кальция и бария являются также осадками белого цвета, поэтому силикат-ион можно распознать с помощью катионов кальция и бария, так как образуется белый осадок:

SiO₃^2- + Ca²⁺ = CaSiO₃↓

SiO₃^2- + Ba²⁺ = BaSiO₃↓.

Органические вещества, содержащие двойные связи, обесцвечивают раствор бромной воды, йодной воды, а также раствора марганцовки.

Для обнаружения групп -ОН в спиртах можно использовать натрий или калий, при этом выделяется газ водород:

2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂↑.

При действии на спирты сильных окислителей, таких как перманганат калия, бихромат калия, образуются карбоновые кислоты, которые можно обнаружить по изменению окраски индикатора.

Качественной реакцией на фенол является образование белого осадка 2,4,6-трибромфенола при действии на него бромной воды. Кроме этого, фенол даёт фиолетовое окрашивание при действии на него хлорида железа (III).

Альдегиды, муравьиная кислота и эфиры муравьиной кислоты можно распознать с помощью аммиачного раствора оксида серебра (I), при этом на стенках сосуда образуется зеркальный налёт. Поэтому эта реакция называется реакцией «серебряного зеркала». Качественной реакцией является также выпадение красного осадка оксида меди (I) при действии на эти соединения гидроксида меди (II).

Для распознавания анилина можно использовать бромную воду, так как образуется белый осадок 2,4,6-триброманилин. В реакции анилина с хлороводородом образуется осадок белого цвета, который не растворим в органических растворителях:

C₆H₅NH₂ + 3Br₂ → C₆H₂NH₂Br₃↓ + 3HBr.

Карбоновые кислоты можно обнаружить по изменению окраски индикаторов: лакмус, метилоранж и универсальная индикаторная бумага становятся красными. Также карбоновые кислоты можно обнаружить по выделению углекислого газа при действии на карбоновые кислоты соды или поташа.

В присутствии нитрующей смеси бензол изменяет свой запах на запах горького миндаля, при этом ещё образуется жёлтая жидкость или осадок.

Качественной реакцией на крахмал является появление синей окраски при действии спиртового раствора йода. Эта окраска исчезает при нагревании, но появляется снова при охлаждении.

Соединения, у которых есть несколько групп -ОН, такие как многоатомные спирты и некоторые углеводы, определяют с помощью гидроксида меди (II), при этом образуется раствор ярко-синего цвета.

Белки можно обнаружить по сине-фиолетовому окрашиванию со свежеприготовленным гидроксидом меди (II) – это реакция называется биуретовой, а также по жёлтой окраске при действии на белок концентрированной азотной кислоты – это ксантопротеиновая реакция.

Для обнаружения индивидуальных веществ следует помнить, что азот и углекислый газ можно обнаружить по гаснущей тлеющей лучинке. Углекислый газ ещё можно обнаружить по помутнению известковой воды, если дальше пропускать оксид углерода (IV), осадок начинает растворяться, так как образуется кислая соль:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂.

Если в сосуд с кислородом опустить тлеющую лучинку, она вспыхнет, потому что кислород поддерживает горение.

Водород можно обнаружить, если его поджечь, появляется характерный «лающий» звук:

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Наличие газа аммиака можно доказать, если внести в него хлороводород, при этом образуется белый дым, представляющий собой хлорид аммония:

NH₃ + HCl = NH₄Cl.

Аммиак можно распознать и по окрашиванию влажной лакмусовой бумажки в синий цвет.

Поэтому хлороводород можно также обнаружить с помощью аммика, так как образуется белый дым хлорида аммония. Для доказательства наличия хлороводорода можно использовать влажную лакмусовую бумажку, которая окрашивается в красный цвет.

Алкины и арены можно обнаружить по коптящему пламени, которое образуется, если поджечь эти вещества.