فرمول رسوب پنیر سفید. واکنش های کیفی در شیمی معدنی و آلی

1. واکنش های کیفی به کاتیون ها.
1.1.1 واکنش های کیفی به کاتیون های فلز قلیایی (Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + ).
کاتیون های فلزات قلیایی را فقط می توان با نمک های خشک انجام داد، زیرا تقریبا تمام نمک های فلزات قلیایی محلول هستند. با افزودن مقدار کمی نمک به شعله مشعل می توانید آنها را تشخیص دهید. یک یا کاتیون دیگر شعله را به رنگ مربوطه رنگ می دهد:
Li + - صورتی تیره.
Na + - زرد.
K + - بنفش.
Rb+ - قرمز.
Cs + - آبی.
کاتیون ها را می توان با استفاده از واکنش های شیمیایی نیز تشخیص داد. هنگامی که محلولی از نمک لیتیوم را با فسفات ها، نامحلول در آب، اما محلول در غلظت، ریخته می شود. اسید نیتریک، لیتیوم فسفات:
3Li + + PO4 3- = Li 3 PO 4 ↓
Li 3 PO 4 + 3HNO 3 \u003d 3LiNO 3 + H 3 PO 4

کاتیون K + را می توان با آنیون هیدروتارترات HC 4 H 4 O 6 - - آنیون اسید تارتاریک به دست آورد:
K + + HC 4 H 4 O 6 - = KHC 4 H 4 O 6 ↓

کاتیون های K + و Rb + را می توان با اضافه کردن محلول های نمک فلوئوروسیلیک اسید H 2 یا نمک های آن - هگزافلوروسیلیکات ها به محلول آنها تشخیص داد:
2Me + + 2- = Me 2 ↓ (Me = K, Rb)

هنگامی که آنیون های پرکلرات اضافه می شوند، آنها و Cs + از محلول ها رسوب می کنند:
Me + + ClO 4 - = MeClO 4 ↓ (Me = K، Rb، Cs).

1.1.2 واکنش های کیفی به کاتیون های فلز قلیایی خاکی (Ca 2 + , Sr 2 + , Ba 2 + , Ra 2 + ).
کاتیون های فلز قلیایی خاکی را می توان به دو روش تشخیص داد: در محلول و با رنگ شعله. به هر حال، کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم متعلق به خاک قلیایی هستند. بریلیم و منیزیم ممنوع است به این گروه نسبت داده می شود، همانطور که آنها دوست دارند در اینترنت انجام دهند.
رنگ شعله:
Ca 2+ - قرمز آجری.
Sr 2+ - قرمز کارمینی.
Ba 2+ - سبز مایل به زرد.
Ra 2+ - قرمز تیره.

واکنش ها در محلول ها کاتیون های فلزات مورد بررسی یک ویژگی مشترک دارند: کربنات ها و سولفات های آنها نامحلول هستند. کاتیون Ca 2 + ترجیح داده می شود که توسط آنیون کربنات CO 3 2- شناسایی شود:
Ca 2 + + CO 3 2- \u003d CaCO 3 ↓
که با آزاد شدن دی اکسید کربن به راحتی در اسید نیتریک حل می شود:
2H + + CO 3 2- \u003d H 2 O + CO 2
کاتیون های Ba2+، Sr2+ و Ra2+ ترجیح داده می شوند تا توسط آنیون سولفات با تشکیل سولفات هایی که در اسیدها نامحلول هستند شناسایی شوند:
Sr 2 + + SO 4 2- = SrSO 4 ↓
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓
Ra 2 + + SO 4 2- = RaSO 4 ↓

1.1.3. واکنش های کیفی به کاتیون های سرب (II) Pb 2+، نقره (I) Ag +، جیوه (I) Hg 2 +، جیوه (II) Hg 2+.آنها را به عنوان مثال سرب و نقره در نظر بگیرید.
این گروه از کاتیون ها یک ویژگی مشترک دارند: آنها کلریدهای نامحلول را تشکیل می دهند. اما کاتیون های سرب و نقره توسط هالیدهای دیگر نیز قابل تشخیص هستند.

یک واکنش کیفی به کاتیون سرب، تشکیل کلرید سرب (رسوب سفید)، یا تشکیل یدید سرب (رسوب زرد روشن) است.
Pb 2 + + 2I - = PbI 2 ↓

یک واکنش کیفی به کاتیون نقره تشکیل یک رسوب سفید پنیری از کلرید نقره، یک رسوب سفید مایل به زرد از برمید نقره، تشکیل یک رسوب زرد رنگ از یدید نقره است:
Ag + + Cl - = AgCl↓
Ag + + Br - = AgBr↓
Ag + + I - = AgI↓
همانطور که از واکنش‌های بالا مشخص است، هالیدهای نقره (به جز فلوراید) نامحلول هستند و برمید و یدید حتی رنگ دارند. اما این ویژگی متمایز آنها نیست. این ترکیبات تحت تأثیر نور به نقره و هالوژن مربوطه تجزیه می شوند که به شناسایی آنها نیز کمک می کند. بنابراین، ظروف حاوی این نمک ها اغلب بو متصاعد می کنند. همچنین، هنگامی که تیوسولفات سدیم به این رسوبات اضافه می شود، انحلال رخ می دهد:
AgHal + 2Na 2 S 2 O 3 = Na 3 + NaHal، (Hal = Cl، Br، I).
هنگام افزودن آمونیاک مایع یا کانکس آن نیز همین اتفاق خواهد افتاد. راه حل. فقط AgCl حل می شود. AgBr و AgI در آمونیاک عملا هستند نامحلول:
AgCl + 2NH 3 = Cl

همچنین واکنش کیفی دیگری به کاتیون نقره وجود دارد - تشکیل اکسید نقره سیاه هنگام اضافه شدن قلیایی:
2Ag + + 2OH - = Ag 2 O↓ + H 2 O
این به این دلیل است که هیدروکسید نقره در شرایط عادی وجود ندارد و بلافاصله به اکسید و آب تجزیه می شود.

1.1.4. واکنش کیفی به کاتیون های آلومینیوم Al 3+، کروم (III) Cr 3+، روی Zn 2+، قلع (II) Sn 2+.این کاتیون ها با تشکیل بازهای نامحلول که به راحتی به ترکیبات پیچیده تبدیل می شوند، متحد می شوند. معرف گروه - قلیایی.
Al 3+ + 3OH - \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Cr 3+ + 3OH - \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Zn 2+ + 2OH - \u003d روی (OH) 2 ↓ + 2OH- \u003d 2-
Sn 2+ + 2OH- \u003d Sn (OH) 2 ↓ + 2OH - \u003d 2-
فراموش نکنید که پایه های کاتیون های Al 3+، Cr 3+ و Sn 2+ توسط هیدرات آمونیاک به ترکیب پیچیده ای تبدیل نمی شوند. این برای رسوب کامل کاتیون ها استفاده می شود. Zn 2+ هنگام اضافه کردن conc. محلول آمونیاک ابتدا روی (OH) 2 را تشکیل می دهد و با مقدار زیاد آمونیاک به انحلال رسوب کمک می کند:
روی (OH) 2 + 4NH 3 \u003d (OH) 2

1.1.5. واکنش کیفی به کاتیون های آهن (II) و (III) Fe 2+, Fe 3+.این کاتیون ها نیز بازهای نامحلول تشکیل می دهند. یون Fe 2 + مربوط به آهن (II) هیدروکسید Fe (OH) 2 - یک رسوب سفید است. در هوا، بلافاصله با یک پوشش سبز پوشیده می شود، بنابراین Fe (OH) 2 خالص در فضایی از گازهای بی اثر یا نیتروژن N 2 به دست می آید.
آهن (III) متا هیدروکسید FeO(OH) رنگ قهوه ای مربوط به کاتیون Fe 3 + است. توجه: ترکیبات Fe(OH) 3 ناشناخته هستند (به دست نیامده اند). اما با این حال، بیشتر آنها به نماد Fe (OH) 3 پایبند هستند.
واکنش کیفی برای Fe 2+:
Fe 2+ + 2OH - \u003d Fe (OH) 2 ↓
Fe (OH) 2 به عنوان یک ترکیب آهن دو ظرفیتی در هوا ناپایدار است و به تدریج به هیدروکسید آهن (III) تبدیل می شود:
4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3

واکنش کیفی برای Fe 3+:
Fe 3+ + 3OH - \u003d Fe (OH) 3 ↓
یکی دیگر از واکنش های کیفی برای Fe 3+ برهمکنش با آنیون تیوسیانات SCN است - در این حالت آهن (III) تیوسیانات Fe (SCN) 3 تشکیل می شود و محلول را به رنگ قرمز تیره رنگ می کند (اثر "خون"):
Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3
تیوسیانات آهن (III) به راحتی با افزودن فلوریدهای فلز قلیایی "از بین می رود":
6NaF + Fe(SCN) 3 = Na 3 + 3NaSCN
محلول بی رنگ می شود.
واکنش بسیار حساس برای Fe 3+، به شناسایی آثار بسیار کوچکی از این کاتیون کمک می کند.

1.1.6. واکنش کیفی به کاتیون منگنز (II) Mn 2+.این واکنش مبتنی بر اکسیداسیون شدید منگنز در محیط اسیدی با تغییر حالت اکسیداسیون از 2+ به +7 است. در این حالت محلول به دلیل ظاهر شدن آنیون پرمنگنات به رنگ بنفش تیره در می آید. مثال نیترات منگنز را در نظر بگیرید:
2Mn(NO 3) 2 + 5PbO 2 + 6HNO 3 = 2HMnO 4 + 5Pb(NO 3) 2 + 2H 2 O

1.1.7. واکنش کیفی به کاتیون های مس (II) Cu 2+، کبالت (II) Co 2+ و نیکل (II) Ni 2+.ویژگی این کاتیون ها در تشکیل نمک های پیچیده - آمونیات با مولکول های آمونیاک:
Cu 2+ + 4NH 3 \u003d 2+
آمونیاک محلول ها را به رنگ های روشن رنگ می کند. به عنوان مثال، آمونیاک مس محلول را آبی روشن می کند.

1.1.8. واکنش های کیفی به کاتیون آمونیوم NH 4 +.برهمکنش نمک های آمونیوم با قلیاها در هنگام جوشاندن:
NH 4 + + OH - \u003d t \u003d NH 3 + H 2 O
هنگام ارائه، کاغذ تورنسل مرطوب آبی می شود.

1.1.9. واکنش کیفی به کاتیون سریم (III) Ce 3+.برهمکنش نمک های سریم (III) با محلول قلیایی پراکسید هیدروژن:
Ce 3+ + 3OH - \u003d Ce (OH) 3 ↓
2Ce(OH) 3 + 3H 2 O 2 = 2Ce(OH) 3 (OOH)↓ + 2H 2 O
پراکسو هیدروکسید سریم (IV) دارای رنگ قرمز قهوه ای است.

1.2.1. واکنش کیفی به کاتیون بیسموت (III) Bi 3+.تشکیل محلول زرد روشن از تترایودوبیسموتات پتاسیم (III) K تحت تأثیر KI اضافی روی محلولی حاوی Bi 3+:
Bi(NO 3) 3 + 4KI = K + 3KNO 3
این به این دلیل است که در ابتدا BiI 3 نامحلول تشکیل می شود که سپس با کمک I - به یک مجتمع مرتبط می شود.
این پایان توصیف تشخیص کاتیون ها است. اجازه دهید اکنون واکنش های کیفی به برخی از آنیون ها را در نظر بگیریم.

عقب به جلو

توجه! پیش نمایش اسلاید فقط برای اهداف اطلاعاتی است و ممکن است گستره کامل ارائه را نشان ندهد. اگر به این کار علاقه دارید، لطفا نسخه کامل را دانلود کنید.

اهداف: سیستماتیک کردن ایده های دانش آموزان در مورد واکنش های کیفی به برخی کاتیون ها و آنیون ها، مواد آلی. آمادگی برای امتحان.

اهداف درس:

آموزشی: نظام‌مند کردن، تعمیم و تعمیق دانش دانش‌آموزان از واکنش‌های کیفی.
مربیان: اثبات نقش پیشرو نظریه در دانش عمل. برای اثبات مادی بودن فرآیندهای مورد مطالعه؛ آموزش استقلال، همکاری، توانایی کمک به یکدیگر، فرهنگ گفتار، سخت کوشی، پشتکار.
آموزشی: توسعه توانایی تجزیه و تحلیل. توانایی استفاده از مطالب مورد مطالعه برای یادگیری چیزهای جدید؛ حافظه، توجه، تفکر منطقی.

نوع درس:درس-سخنرانی با عناصر کاربرد پیچیده دانش، مهارت ها و توانایی ها.

در طول کلاس ها

معرفی استاد.

روش ها و تکنیک های جداگانه آنالیز شیمیایی در دوران باستان شناخته شده بود. حتی در آن زمان، آنها می توانند آنالیز داروها، سنگ معدن های فلزی را انجام دهند.

دانشمند انگلیسی رابرت بویل (1627 - 1691) را بنیانگذار تحلیل کیفی می دانند.

وظیفه اصلی تجزیه و تحلیل کیفی، تشخیص موادی است که مورد علاقه ما هستند (مواد بیولوژیکی، داروها، مواد غذایی، اشیاء محیطی). دوره مدرسه با تجزیه و تحلیل کیفی مواد معدنی (که الکترولیت ها هستند، یعنی در واقع تجزیه و تحلیل کیفی یون ها) و برخی از ترکیبات آلی می پردازد.

علم روش های تعیین ترکیب کیفی و کمی مواد یا مخلوط آنها با شدت سیگنال تحلیلی را شیمی تجزیه می گویند. شیمی تجزیه مبانی نظری روشهایی را برای مطالعه ترکیب شیمیایی مواد و کاربرد عملی آنها توسعه می دهد. وظیفه تجزیه و تحلیل کیفی تشخیص اجزاء (یا یونهای) موجود در یک ماده معین است.

مطالعه یک ماده همیشه با تجزیه و تحلیل کیفی آن شروع می شود، یعنی از تعیین اینکه این ماده از کدام اجزا (یا یون ها) تشکیل شده است.

مبانی نظری آنالیز شیمیایی قوانین و مفاد نظری زیر است: D.I. مندلیف؛ قانون توده های کنشگر؛ تئوری تفکیک الکترولیتی; تعادل شیمیایی در سیستم های ناهمگن؛ کمپلکسی؛ آمفوتریک بودن هیدروکسیدها؛ اتوپروتولیز (شاخص های هیدروژن و هیدروکسید)؛ OVR.

روش های شیمیایی مبتنی بر دگرگونی هایی است که در محلول ها با تشکیل رسوبات، ترکیبات رنگی یا مواد گازی رخ می دهد. فرآیندهای شیمیایی که برای اهداف تجزیه و تحلیل استفاده می شوند، واکنش های تحلیلی نامیده می شوند. واکنش‌های تحلیلی آنهایی هستند که با برخی از اثرات خارجی همراه هستند، که این امکان را فراهم می‌کند تا مشخص شود که فرآیند شیمیایی با رسوب یا انحلال یک رسوب، تغییر رنگ محلول مورد تجزیه و تحلیل و آزاد شدن مواد گازی همراه است. الزامات واکنش های تحلیلی و ویژگی های آنها را می توان به موارد زیر کاهش داد:

انجام تجزیه و تحلیل به روش "خشک" یا "تر" (روش خشک روش های پیروشیمیایی است، از "جشن" یونانی - آتش)، این باید شامل نمونه هایی برای رنگ آمیزی شعله در هنگام احتراق ماده آزمایشی روی یک حلقه پلاتین باشد. سیم (یا نیکروم) برای به دست آوردن نتیجه شعله رنگرزی شده به رنگ مشخص. روشی برای تراش دادن یک آنالیت جامد با یک معرف جامد، برای مثال، تراش دادن مخلوطی از نمک آمونیوم با Ca(OH) 2 باعث آزاد شدن آمونیاک می شود. تجزیه و تحلیل روش خشک برای تجزیه و تحلیل سریع یا در زمینه برای مطالعات کیفی و نیمه کمی مواد معدنی و سنگ معدن استفاده می شود.

برای تجزیه و تحلیل مرطوب، ماده آزمایش باید به محلول منتقل شود و واکنش های بعدی به عنوان واکنش های تشخیص یون ادامه یابد.

یک واکنش تحلیلی باید به سرعت و به طور کامل تحت شرایط خاصی انجام شود: دما، واکنش محیط و غلظت یونی که باید تشخیص داده شود. هنگام انتخاب یک واکنش تشخیص یون، آنها با قانون عمل جرم و ایده هایی در مورد تعادل شیمیایی در محلول ها هدایت می شوند. در این مورد، ویژگی های زیر از واکنش های تحلیلی متمایز می شود: انتخاب یا انتخاب. اختصاصی؛ حساسیت ویژگی دوم مربوط به غلظت یون قابل تشخیص در محلول است، و اگر واکنش در غلظت یون کم موفق باشد، آنگاه از یک واکنش بسیار حساس صحبت می شود. به عنوان مثال، اگر ماده ای در آب محلول ضعیفی داشته باشد و یک رسوب در غلظت کم خود رسوب کند، این یک واکنش بسیار حساس است، اگر ماده بسیار محلول باشد و با غلظت یون بالا رسوب کند، واکنش غیر حساس در نظر گرفته می شود. مفهوم حساسیت به تمام واکنش های تحلیلی اطلاق می شود، صرف نظر از اینکه با چه تأثیر خارجی همراه هستند.

بیایید مشخص ترین واکنش های کیفی دوره مدرسه را در نظر بگیریم.

در پایان سخنرانی، می توان با استفاده از سوالات آزمون های USE در این موضوع، یک آزمون کنترلی به دانش آموزان ارائه داد.

در درس شیمی مدرسه، آشنایی دانش آموزان با شاخص ها عمدتاً به تورنسل، متیل اورانژ و فنل فتالئین می رسد. در همین حال، شاخص های شیمیایی بسیار بیشتری وجود دارد.

یکی از رایج ترین تعاریف شاخص در اینجا آمده است: نشانگرماده ای است که وضعیت سیستم یا لحظه ای را نشان می دهد که در آن سیستم به تعادل لازم می رسد. برای شیمیدانان، مهم است که نشانگر با حالت آن، وجود غلظت کافی از آنالیت را نشان دهد.

برای اینکه نشانگر در عمل قابل استفاده باشد، آن را تغییر دهید ایالت ها باید به راحتی رفع شوند. به عنوان یک قاعده، شاخص های تحت تأثیر آنالیت تغییر رنگ می دهند، گاهی اوقات - حالت کل، فلورسانس. شاخص‌های اسید-باز (شاخص‌های pH)، شاخص‌های ردوکس (شاخص‌های ردوکس)، و همچنین شاخص‌هایی برای هر ماده یا گروه خاصی از مواد وجود دارد. اصل اساسی نشانگر برهمکنش با ماده ای است که با تشکیل فرمی مشخص می شود که خصوصیات دیگری غیر از حالت اصلی دارد.

به طور خاص، شاخص های pH اسیدهای آلی، بازها یا نمک ها هستند. به عنوان مثال، متیل اورانژ یک پایه لوئیس آلی زرد رنگ است که تحت تأثیر اسید (یون های H +)، به نمک قرمز تبدیل می شود:

واکنش برگشت‌پذیر است: وقتی قلیایی به نمک اضافه می‌شود، یون‌های H + مرتبط با اتم‌های نیتروژن با یون‌های OH برهمکنش می‌کنند - مولکول‌های آب را تشکیل می‌دهند و تعادل به سمت پایه تغییر می‌کند. بنابراین، هنگامی که قلیایی می شود، متیل اورانژ دوباره زرد می شود.

اصل عمل فنل فتالئین تقریباً یکسان است. فنل فتالئین یک لاکتون بی رنگ است که آنیون اسید تمشک را تحت تأثیر یک باز تشکیل می دهد:

در زیر شاخص های مختلفی وجود دارد، اما برای یک دوره شیمی مدرسه، کافی است شاخص هایی مانند تورنسل، متیل اورانژ و فنوفتالئین را بدانید:

واکنش های کیفی به مواد معدنی و یون ها. کاتیون ها

تحلیل کیفی- بخشی از شیمی تحلیلی که به تعیین ترکیب کیفی مواد اختصاص دارد، یعنی تشخیص عناصر و یون هایی که آنها تشکیل می دهند، که بخشی از مواد ساده و پیچیده هستند. این با استفاده از واکنش های شیمیایی مشخصه یک کاتیون یا آنیون مشخص انجام می شود که تشخیص آنها را هم در مواد منفرد و هم در مخلوط ها ممکن می کند.

وظیفه تجزیه و تحلیل کیفی مطالعه روش هایی است که توسط آنها ایجاد می شود. چه عناصر شیمیاییدر نمونه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

روش های شیمیایی تجزیه و تحلیل بر اساس کاربرد است واکنش های شیمیایی مشخصهبرای کشف اجزای تشکیل دهنده ماده به موادی که برای این واکنش ها استفاده می شود، معرف می گویند.

بر اساس تئوری تفکیک الکترولیتی، واکنش هایی بین یون های الکترولیت تشکیل شده در محلول های آبی رخ می دهد. به فرآیندهای شیمیایی که روی می دهند واکنش های تحلیلی می گویند.

همراهی می شوند ویژگی های خارجی مشخصهبه راحتی توسط حواس ما قابل درک است:

انتشار گاز

تغییر رنگ محلول

رسوب گذاری

انحلال رسوب

تشکیل کریستال هایی با شکل مشخص

در چهار مورد اول، سیر واکنش به صورت بصری مشاهده می شود، کریستال ها زیر میکروسکوپ بررسی می شوند.

برای به دست آوردن نتایج صحیح، واکنش هایی مورد نیاز است که توسط یون های دیگر تداخل نداشته باشند. برای این شما نیاز دارید خاص(فقط با یون در حال تعیین برهمکنش دارند) یا حداقل معرفهای انتخابی (انتخابی).

نمونه ای از واکنشی که شامل یک معرف خاص است، تکامل NH 3 گازی با عمل بازهای قوی (KOH یا NaOH) بر روی ماده ای حاوی یون NH 4 + است. هیچ کاتیونی در تشخیص یون NH 4 + دخالت نمی کند، زیرا فقط آن با مواد قلیایی واکنش می دهد و NH 3 را آزاد می کند.

دی متیل گلیوکسیم (معرف چوگایف) نمونه ای از یک معرف انتخابی است: در محیط قلیایی با یون های Ni 2+، Co 2+، Fe 2+ و در محیط اسیدی فقط با یون های Pd2+ واکنش می دهد.

متأسفانه، معرف‌های انتخابی بسیار کمی وجود دارد، چه رسد به خاص؛ بنابراین، هنگام تجزیه و تحلیل یک مخلوط پیچیده، باید به پوشاندن یون‌های مزاحم با تبدیل آنها به شکل خنثی واکنش، یا اغلب، جداسازی مخلوطی از کاتیون‌ها متوسل شد. یا آنیون ها به اجزای تشکیل دهنده، به نام گروه های تحلیلی. این کار با کمک معرف های خاص (گروهی) انجام می شود که با واکنش با تعدادی یون در شرایط یکسان، ترکیباتی با خواص مشابه - رسوبات کم محلول یا کمپلکس های محلول پایدار تشکیل می دهند. این به شما امکان می دهد یک مخلوط پیچیده را به اجزای ساده تر تقسیم کنید.

طرح های مختلفی برای تقسیم کاتیون ها به گروه های تحلیلی با استفاده از معرف های گروهی وجود دارد. یکی از آنها بر اساس استفاده از تفاوت در حلالیت کلریدها، سولفات ها و هیدروکسیدها است. با اثر بر روی مخلوطی از کاتیون ها به ترتیب کاملاً مشخص با محلول های HCl، H 2 SO 4، NH 3 و NaOH ( معرف های گروهی)، کاتیون های موجود در مخلوط را می توان به 6 گروه تحلیلی تقسیم کرد. این طرح با نام معرف های گروهی مورد استفاده در آن اسید-باز نامیده می شود.

واکنش های کیفی به کاتیون ها را در جدول زیر ببینید:

واکنش های کیفی به آنیون ها

آنیون ها به طور کلی تقسیم بندی به گروه ها ندارند، که تعداد آنها در طرح های تجزیه و تحلیل مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. معمولاً آنیون ها بر اساس حلالیت نمک ها و بر اساس فعالیت ردوکس طبقه بندی می شوند.

معرف‌های گروهی در تجزیه و تحلیل آنیون‌ها فقط برای تشخیص آنها کار می‌کنند (برخلاف کاتیون‌ها، جایی که چنین معرف‌هایی برای جداسازی نیز کاربرد دارند).

واکنش های کیفی آنیون ها را در جدول زیر ببینید:

شناسایی ترکیبات آلی

همانطور که می دانید شیمی آلی، شیمی هیدروکربن ها و مشتقات آنهاست.

هیدروکربن ها از عناصر کربن و هیدروژن تشکیل شده اند. علاوه بر کربن و هیدروژن، مشتقات هیدروکربن ممکن است حاوی اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، هالوژن و عناصر دیگر باشند.

برای تشخیص عناصر خاص در ترکیب یک ترکیب آلی، تخریب مولکول آن و تبدیل عناصر تشکیل دهنده آن به ساده ترین ترکیبات مورد نیاز است.

تجزیه و تحلیل ترکیب عنصری را می توان به عنوان تعیین کیفی عناصر تشکیل دهنده ترکیبات آلی (C، H، O، N، S، Cl) و کمی، نشان دادن درصد هر عنصر در ترکیب آلی تجزیه شده انجام داد.

وجود عناصر خاص در یک ترکیب آلی را می توان با روش های مختلف تجزیه و تحلیل کیفی تشخیص داد.

به عنوان مثال، هالوژن ها را می توان با آزمایش کیفی بیلشتاین با تغییر رنگ شعله هنگامی که یک سیم مسی با نمونه ای از ماده مورد تجزیه و تحلیل وارد شعله یک مشعل گاز می شود، تشخیص داد که با تشکیل مس فرار توضیح داده می شود. هالیدها در دمای بالا این نمونه حتی به وجود آثار هالوژن در ترکیبات آلی نیز حساس است.

تست رنگ شعله

اگر تحت تأثیر گرما، اتم های منفرد این عناصر در شعله ظاهر شوند، تعدادی از عناصر، شعله را به رنگ مشخصی رنگ می کنند. برای برخی از عناصر، اتم ها از قبل در اولین غوطه ور شدن در شعله جدا می شوند، برای برخی دیگر این نیاز به درمان با اسید دارد. اگر دستورالعمل خاصی در تعیین کننده وجود نداشته باشد، یک قطعه معدنی باید با یک قطره اسید هیدروکلریک رقیق مرطوب شود، که با میله شیشه ای یا پیپت اعمال می شود و سپس مشتعل می شود.

هنگامی که یک الکترون یک جهش کوانتومی از یک مدار مجاز به مدار دیگر انجام می دهد، اتم نور ساطع می کند. و از آنجایی که سطوح انرژی اتم های دو عنصر متفاوت است، نور ساطع شده از اتم یک عنصر با نور ساطع شده از اتم عنصر دیگر متفاوت خواهد بود. این اساس علمی است که ما آن را طیف سنجی می نامیم.

بر اساس همان موقعیت (که اتم های عناصر مختلف نوری با طول موج های مختلف ساطع می کنند) آزمایش رنگ آمیزی شعله در شیمی است. هنگامی که محلولی حاوی یون های یکی از فلزات قلیایی (یعنی یکی از عناصر ستون اول سیستم تناوبی مندلیف) در شعله گاز سوز گرم می شود، بسته به اینکه کدام فلز باشد، شعله رنگ مشخصی پیدا می کند. موجود در محلول به عنوان مثال، شعله زرد روشن نشان دهنده وجود سدیم، بنفش - پتاسیم و قرمز کارمین - لیتیوم است. این رنگ‌آمیزی شعله به‌صورت زیر رخ می‌دهد: برخورد با گازهای داغ شعله، الکترون‌ها را به حالت برانگیخته منتقل می‌کند و از آنجا به حالت اولیه خود بازمی‌گردند و همزمان نوری با طول موج مشخص ساطع می‌کنند.

این ویژگی اتم ها توضیح می دهد که چرا چوب میخکوب شده به سواحل اقیانوس برای شومینه ها بسیار ارزشمند است. الوارها با حضور طولانی مدت در دریا، تعداد زیادی از مواد مختلف را جذب می کنند و زمانی که کنده ها می سوزند، این مواد شعله را به رنگ های مختلف رنگ می دهند.

مواد مرجع برای قبولی در آزمون:

جدول تناوبی

جدول حلالیت

1. واکنش های کیفی به کاتیون ها.
1.1. واکنش های کیفی به کاتیون های فلز قلیایی (Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + ).
کاتیون های فلز قلیایی را می توان با افزودن مقدار کمی نمک به شعله مشعل تشخیص داد. یک یا کاتیون دیگر شعله را به رنگ مربوطه رنگ می دهد:
Li + - صورتی تیره.
Na + - زرد.
K + - بنفش.
Rb+ - قرمز.
Cs + - آبی.
کاتیون ها را می توان با استفاده از واکنش های شیمیایی نیز تشخیص داد. هنگامی که محلولی از نمک لیتیوم را با فسفات ها، نامحلول در آب، اما محلول در غلظت، ریخته می شود. اسید نیتریک، لیتیوم فسفات:
3Li + + PO4 3- = Li 3 PO 4 ↓
Li 3 PO 4 + 3HNO 3 \u003d 3LiNO 3 + H 3 PO 4

هنگامی که آنیون های پرکلرات اضافه می شوند، آنها و Cs + از محلول ها رسوب می کنند:
Me + + ClO 4 - = MeClO 4 ↓ (Me = K، Rb، Cs).

1.2. واکنش های کیفی به کاتیون های فلزات قلیایی خاکی (Ca2+، Sr2+، Ba2+).
کاتیون های فلز قلیایی خاکی را می توان به دو روش تشخیص داد: در محلول و با رنگ شعله. به هر حال، کلسیم، استرانسیوم، باریم متعلق به زمین قلیایی است.
رنگ شعله:
Ca 2+ - قرمز آجری.
Sr 2+ - قرمز کارمینی.
Ba 2+ - سبز مایل به زرد.

واکنش ها در محلول ها کاتیون های فلزات مورد بررسی یک ویژگی مشترک دارند: کربنات ها و سولفات های آنها نامحلول هستند. کاتیون Ca 2 + ترجیح داده می شود که توسط آنیون کربنات CO 3 2- شناسایی شود:
Ca 2 + + CO 3 2- \u003d CaCO 3 ↓
که با آزاد شدن دی اکسید کربن به راحتی در اسید نیتریک حل می شود:
2H + + CO 3 2- \u003d H 2 O + CO 2
کاتیون های Ba 2 +، Sr 2 + ترجیح داده می شوند که توسط آنیون سولفات با تشکیل سولفات هایی که در اسیدها نامحلول هستند شناسایی شوند:
Sr 2 + + SO 4 2- = SrSO 4 ↓
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓

1.3. واکنش های کیفی به کاتیون های سرب (II) سرب 2+، نقره (I) Ag +، جیوه (I) جیوه +، جیوه (II) جیوه 2+. آنها را به عنوان مثال سرب و نقره در نظر بگیرید.
این گروه از کاتیون ها یک ویژگی مشترک دارند: آنها کلریدهای نامحلول را تشکیل می دهند. اما کاتیون های سرب و نقره توسط هالیدهای دیگر نیز قابل تشخیص هستند.

یک واکنش کیفی به کاتیون سرب، تشکیل کلرید سرب (رسوب سفید)، یا تشکیل یدید سرب (رسوب زرد روشن) است.
Pb 2 + + 2I - = PbI 2 ↓

یک واکنش کیفی به کاتیون نقره تشکیل یک رسوب سفید پنیری از کلرید نقره، یک رسوب سفید مایل به زرد از برمید نقره، تشکیل یک رسوب زرد رنگ از یدید نقره است:
Ag + + Cl - = AgCl↓
Ag + + Br - = AgBr↓
Ag + + I - = AgI↓
همانطور که از واکنش های فوق مشاهده می شود، هالیدهای نقره (به جز فلوراید) نامحلول هستند و برمید و یدید رنگی هستند. اما این ویژگی متمایز آنها نیست. این ترکیبات تحت تأثیر نور به نقره و هالوژن مربوطه تجزیه می شوند که به شناسایی آنها نیز کمک می کند.بنابراین، ظروف حاوی این نمک ها اغلب بو متصاعد می کنند. همچنین، هنگامی که تیوسولفات سدیم به این رسوبات اضافه می شود، انحلال رخ می دهد:
AgHal + 2Na 2 S 2 O 3 = Na 3 + NaHal، (Hal = Cl، Br، I).
هنگام افزودن آمونیاک مایع یا کانکس آن نیز همین اتفاق خواهد افتاد. راه حل. فقط AgCl حل می شود. AgBr و AgI در آمونیاک عملا هستند نامحلول:
AgCl + 2NH 3 = Cl

1.4. واکنش کیفی به کاتیون های آلومینیوم Al 3+، کروم (III) Cr 3+، روی Zn 2+، قلع (II) Sn 2+. این کاتیون ها با تشکیل بازهای نامحلول که به راحتی به ترکیبات پیچیده تبدیل می شوند، متحد می شوند. معرف گروه - قلیایی.
Al 3+ + 3OH - \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Cr 3+ + 3OH - \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Zn 2+ + 2OH - \u003d روی (OH) 2 ↓ + 2OH- \u003d 2-
Sn 2+ + 2OH- \u003d Sn (OH) 2 ↓ + 2OH - \u003d 2-
فراموش نکنید که پایه های کاتیون های Al 3+، Cr 3+ و Sn 2+ توسط هیدرات آمونیاک به ترکیب پیچیده ای تبدیل نمی شوند. این برای رسوب کامل کاتیون ها استفاده می شود. Zn 2+ هنگام اضافه کردن conc. محلول آمونیاک ابتدا روی (OH) 2 را تشکیل می دهد و با مقدار زیاد آمونیاک به انحلال رسوب کمک می کند:
روی (OH) 2 + 4NH 3 \u003d (OH) 2

1.5. واکنش کیفی به کاتیون های آهن (II) و (III) Fe 2+, Fe 3+. این کاتیون ها نیز بازهای نامحلول تشکیل می دهند. یون Fe 2 + مربوط به آهن (II) هیدروکسید Fe (OH) 2 - یک رسوب سفید است. در هوا، بلافاصله با یک پوشش سبز پوشیده می شود، بنابراین Fe (OH) 2 خالص در فضایی از گازهای بی اثر یا نیتروژن N 2 به دست می آید.
آهن (III) متا هیدروکسید FeO(OH) رنگ قهوه ای مربوط به کاتیون Fe 3 + است. توجه: ترکیبات Fe(OH) 3 ناشناخته هستند (به دست نیامده اند). اما با این حال، بیشتر آنها به نماد Fe (OH) 3 پایبند هستند.
واکنش کیفی برای Fe 2+:
Fe 2+ + 2OH - \u003d Fe (OH) 2 ↓
Fe (OH) 2 به عنوان یک ترکیب آهن دو ظرفیتی در هوا ناپایدار است و به تدریج به هیدروکسید آهن (III) تبدیل می شود:
4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3

1.6. واکنش کیفی به کاتیون منگنز (II) Mn 2+. این واکنش مبتنی بر اکسیداسیون شدید منگنز در محیط اسیدی با تغییر حالت اکسیداسیون از 2+ به +7 است. در این حالت محلول به دلیل ظاهر شدن آنیون پرمنگنات به رنگ بنفش تیره در می آید. مثال نیترات منگنز را در نظر بگیرید:
2Mn(NO 3) 2 + 5PbO 2 + 6HNO 3 = 2HMnO 4 + 5Pb(NO 3) 2 + 2H 2 O

1.7. واکنش کیفی به کاتیون های مس (II) Cu 2+، کبالت (II) Co 2+ و نیکل (II) Ni 2+. ویژگی این کاتیون ها در تشکیل نمک های پیچیده - آمونیات با مولکول های آمونیاک:
Cu 2+ + 4NH 3 \u003d 2+
آمونیاک محلول ها را به رنگ های روشن رنگ می کند. به عنوان مثال، آمونیاک مس محلول را آبی روشن می کند.

یون ها و کاتیون ها امکان تعیین حضور ترکیبات مختلف را با استفاده از روش های ساده، در بیشتر موارد، ممکن می سازند. آنها را می توان با استفاده از نشانگرها، هیدروکسیدها، اکسیدها انجام داد. علمی که به بررسی خواص و ساختار مواد مختلف می پردازد «شیمی» نامیده می شود. واکنش های کیفی بخشی از بخش عملی این علم است.

طبقه بندی مواد معدنی

همه مواد به آلی و معدنی تقسیم می شوند. اولی شامل کلاسهایی از ترکیبات مانند نمکها، هیدروکسیدها (بازها، اسیدها و آمفوتریک) و اکسیدها و همچنین ترکیبات ساده (CI2، I2، H2 و سایرین متشکل از یک عنصر) است.

نمک ها از یک کاتیون فلزی و یک آنیون از باقی مانده اسید تشکیل شده اند. ترکیب مولکول های اسید شامل کاتیون های H+ و آنیون های باقی مانده های اسید است. هیدروکسیدها از کاتیون ها و آنیون های فلزی به شکل گروه هیدروکسیل OH- تشکیل شده اند. ترکیب مولکول های اکسید شامل اتم های دو عنصر شیمیایی است که یکی از آنها لزوماً اکسیژن است. آنها می توانند اسیدی، بازی و آمفوتر باشند. همانطور که از نام آنها پیداست، آنها می توانند در جریان واکنش های خاصی کلاس های مختلفی از مواد را تشکیل دهند. بنابراین، اکسیدهای اسیدی با آب واکنش می دهند و اسید تشکیل می دهند، در حالی که اکسیدهای بازی پایه تشکیل می دهند. آمفوتریک بسته به شرایط می تواند خواص هر دو نوع اکسید را نشان دهد. اینها عبارتند از بریلیم، آلومینیوم، قلع، کروم، سرب. هیدروکسیدهای آنها نیز آمفوتریک هستند. برای تعیین وجود مواد معدنی مختلف در یک محلول، از واکنش های کیفی برای یون ها استفاده می شود.

تنوع مواد آلی

این گروه شامل ترکیبات شیمیایی است که مولکول های آنها لزوماً شامل کربن و هیدروژن است. آنها همچنین می توانند حاوی اتم های اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و بسیاری از عناصر دیگر باشند.

آنها به کلاس های اصلی تقسیم می شوند: آلکان ها، آلکن ها، آلکین ها، اسیدهای آلی (نوکلئیک، چرب، اشباع، اسیدهای آمینه و غیره)، آلدئیدها، پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها. بسیاری از واکنش های کیفی بر روی مواد آلی با استفاده از انواع هیدروکسیدها انجام می شود. برای این کار می توان از معرف هایی مانند پرمنگنات پتاسیم، اسیدها، اکسیدها نیز استفاده کرد.

واکنش های کیفی به مواد آلی

حضور آلکان ها عمدتاً با روش حذف تعیین می شود. اگر پرمنگنات پتاسیم اضافه کنید، رنگ آن تغییر نمی کند. این مواد با شعله آبی روشن می سوزند. آلکن ها را می توان با افزودن پرمنگنات پتاسیم شناسایی کرد. هر دوی این مواد در تعامل با آنها بی رنگ می شوند. وجود فنل را می توان با افزودن محلول برم نیز تعیین کرد. در عین حال تغییر رنگ داده و رسوب می کند. علاوه بر این، وجود این ماده را می توان با استفاده از محلول کلرید آهن تشخیص داد که در اثر تعامل با آن، رنگ بنفش مایل به قهوه ای می دهد. واکنش های کیفی به مواد آلی از کلاس الکل ها شامل افزودن سدیم به آنها است. در این صورت هیدروژن آزاد می شود. سوزاندن الکل ها با شعله آبی روشن همراه است.

گلیسیرین را می توان با استفاده از هیدروکسید مس تشخیص داد. در این حالت گلیسرات ها تشکیل می شوند که به محلول رنگ آبی گل ذرت می دهند. وجود آلدئیدها را می توان با استفاده از اکسید آرژانتوم تعیین کرد. در نتیجه این واکنش آرژانتوم خالص آزاد می شود که رسوب می کند.

همچنین یک واکنش کیفی به آلدئیدها وجود دارد که با کمک آن انجام می شود برای اجرای آن، لازم است محلول را گرم کنید. در عین حال، ابتدا باید رنگ خود را از آبی به زرد و سپس به قرمز تغییر دهد. پروتئین ها را می توان با استفاده از اسید نیترات تشخیص داد. در نتیجه، یک رسوب زرد رنگ تشکیل می شود. اگر هیدروکسید مس را اضافه کنید بنفش می شود. واکنش های کیفی به مواد آلی از کلاس اسیدها با استفاده از تورنسل انجام می شود یا در هر دو مورد، محلول رنگ خود را به قرمز تغییر می دهد. اگر کربنات سدیم اضافه شود، دی اکسید کربن آزاد می شود.

واکنش های کیفی به کاتیون ها

می توان از آنها برای تعیین وجود هر یون فلزی در محلول استفاده کرد. واکنش های کیفی به اسیدها شامل شناسایی کاتیون H + است که بخشی از ترکیب آنها است. این را می توان به دو روش انجام داد: با استفاده از تورنسل یا متیل اورنج. اولی در یک محیط اسیدی رنگ خود را به قرمز، دومی به صورتی تغییر می دهد.

کاتیون های لیتیوم، سدیم و پتاسیم را می توان با شعله های آتش تشخیص داد. اولی قرمز، دومی زرد و سومی بنفش می سوزد. یون‌های کلسیم با افزودن محلول‌های کربنات شناسایی می‌شوند و در نتیجه یک رسوب سفید به وجود می‌آیند.

واکنش های کیفی به آنیون ها

رایج ترین آنها تشخیص OH- است که در نتیجه می توان پی برد که آیا بازها در محلول وجود دارند یا خیر. این نیاز به شاخص هایی دارد. اینها فنل فتالئین، متیل اورانژ، تورنسل هستند. اولین در چنین محیطی دوم - زرد، سوم - آبی را به دست می آورد.

پورتال برای دانش آموز. خود آموزی

واکنش های کیفی به مواد معدنی و یون ها. کاتیون ها

واکنش های کیفی به آنیون ها

شناسایی ترکیبات آلی

تست رنگ شعله

طبقه بندی مواد معدنی

تنوع مواد آلی

واکنش های کیفی به مواد آلی

واکنش های کیفی به کاتیون ها

واکنش های کیفی به آنیون ها

مقالات مرتبط