1. Kationien kvalitatiiviset reaktiot.
1.1.1 Kvalitatiiviset reaktiot alkalimetallikationeille (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+).
Alkalimetallikationit voidaan suorittaa vain kuivilla suoloilla, koska lähes kaikki alkalimetallisuolat ovat liukoisia. Voit havaita ne lisäämällä pienen määrän suolaa polttimen liekkiin. Yksi tai toinen kationi värittää liekin vastaavalla värillä:
Li + - tummanpunainen.
Na + - keltainen.
K + - violetti.
Rb+ - punainen.
Cs + - sininen.
Kationeja voidaan havaita myös kemiallisten reaktioiden avulla. Kun litiumsuolaliuos kaadetaan fosfaattien kanssa, liukenematon veteen, mutta liukenee väkeviin. typpihappo, litiumfosfaatti:
3Li + + PO4 3- = Li 3PO 4 ↓
Li 3 PO 4 + 3HNO 3 \u003d 3LiNO 3 + H 3 PO 4

K + -kationi voidaan johtaa viinihapon vetytartraattianionin HC 4 H 4 O 6 - - anionilla:
K + + HC 4 H 4 O 6 - = KHC 4 H 4 O 6 ↓

Kationit K + ja Rb + voidaan havaita lisäämällä niiden suolojen liuoksiin fluoripiihappoa H 2 tai sen suoloja - heksafluorisilikaatteja:
2Me + + 2- = Me 2 ↓ (Me = K, Rb)

Ne ja Cs + saostuvat liuoksista, kun perkloraattianioneja lisätään:
Me + + ClO 4- = MeClO 4 ↓ (Me = K, Rb, Cs).

1.1.2 Kvalitatiiviset reaktiot maa-alkalimetallikationeille (Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+, Ra 2+).
Maa-alkalimetallikationit voidaan havaita kahdella tavalla: liuoksessa ja liekin värin perusteella. Muuten, kalsium, strontium, barium ja radium kuuluvat maa-alkalimetalliin. Beryllium ja magnesium se on kielletty tähän ryhmään, kuten he haluavat tehdä Internetissä.
Liekin väri:
Ca 2+ - tiilenpunainen.
Sr 2+ - karmiininpunainen.
Ba 2+ - kellertävän vihreä.
Ra 2+ - tummanpunainen.

Reaktiot ratkaisuissa. Tarkasteltavien metallien kationeilla on yhteinen piirre: niiden karbonaatit ja sulfaatit ovat liukenemattomia. Ca 2+ -kationi havaitaan edullisesti karbonaattianionilla CO 3 2-:
Ca 2+ + CO 3 2- \u003d CaCO 3 ↓
Joka liukenee helposti typpihappoon vapauttaen hiilidioksidia:
2H + + CO 3 2 - \u003d H 2 O + CO 2
Ba 2+, Sr 2+ ja Ra 2+ -kationit havaitaan edullisesti sulfaattianionilla, jolloin muodostuu happoihin liukenemattomia sulfaatteja:
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. Kvalitatiiviset reaktiot lyijy (II) Pb 2+, hopea (I) Ag +, elohopea (I) Hg 2 +, elohopean (II) Hg 2+ kationeihin. Harkitse niitä lyijyn ja hopean esimerkissä.
Tällä kationiryhmällä on yksi yhteinen piirre: ne muodostavat liukenemattomia klorideja. Mutta lyijy- ja hopeakationeja voidaan havaita myös muilla halogenideilla.

Laadullinen reaktio lyijykationiin on lyijykloridin muodostuminen (valkoinen sakka) tai lyijyjodidin muodostuminen (kirkkaan keltainen sakka):
Pb 2+ + 2I - = PbI 2 ↓

Laadullinen reaktio hopeakationiin on valkoisen juustomaisen hopeakloridin, kellertävän valkoisen hopeabromidin sakan muodostuminen, hopeajodidin keltaisen sakan muodostuminen:
Ag + + Cl - = AgCl↓
Ag + + Br - = AgBr↓
Ag + + I - = AgI↓
Kuten yllä olevista reaktioista voidaan nähdä, hopeahalogenidit (lukuun ottamatta fluoria) ovat liukenemattomia, ja bromidilla ja jodidilla on jopa väriä. Mutta tämä ei ole heidän erottuva piirre. Nämä yhdisteet hajoavat valon vaikutuksesta hopeaksi ja vastaavaksi halogeeniksi, mikä auttaa myös tunnistamaan ne. Siksi näitä suoloja sisältävistä säiliöistä tulee usein hajuja. Lisäksi, kun natriumtiosulfaattia lisätään näihin saostumiin, tapahtuu liukenemista:
AgHal + 2Na2S203 = Na3 + NaHal, (Hal = Cl, Br, I).
Sama tapahtuu lisättäessä nestemäistä ammoniakkia tai sen pitoisuutta. ratkaisu. Vain AgCl liukenee. AgBr ja AgI ammoniakissa ovat käytännössä liukenematon:
AgCl + 2NH3 = Cl

Hopeakationille on myös toinen kvalitatiivinen reaktio - mustan hopeaoksidin muodostuminen, kun alkalia lisätään:
2Ag + + 2OH - = Ag 2O↓ + H2O
Tämä johtuu siitä, että hopeahydroksidia ei ole olemassa normaaleissa olosuhteissa ja se hajoaa välittömästi oksidiksi ja vedeksi.

1.1.4. Laadullinen reaktio alumiinikationeille Al 3+, kromi (III) Cr 3+, sinkki Zn 2+, tina (II) Sn 2+. Näitä kationeja yhdistää liukenemattomien emästen muodostuminen, jotka muuttuvat helposti monimutkaisiksi yhdisteiksi. Ryhmäreagenssi - alkali.
Al 3+ + 3OH - \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Cr 3+ + 3OH - \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Zn 2+ + 2OH - \u003d Zn (OH) 2 ↓ + 2OH- \u003d 2-
Sn 2+ + 2OH- \u003d Sn (OH) 2 ↓ + 2OH - \u003d 2-
Älä unohda, että Al 3+, Cr 3+ ja Sn 2+ -kationien emäkset eivät muutu monimutkaisiksi yhdisteiksi ammoniakkihydraatin vaikutuksesta. Tätä käytetään kationien täydelliseen saostamiseen. Zn 2+ lisättäessä kons. ammoniakkiliuos muodostaa ensin Zn (OH) 2:ta, ja ylimäärä ammoniakkia myötävaikuttaa sakan liukenemiseen:
Zn (OH) 2 + 4NH 3 \u003d (OH) 2

1.1.5. Laadullinen reaktio raudan (II) ja (III) kationeille Fe 2+, Fe 3+. Nämä kationit muodostavat myös liukenemattomia emäksiä. Fe 2+ -ioni vastaa rauta(II)hydroksidia Fe (OH) 2 - valkoista sakkaa. Ilmassa se peittyy välittömästi vihreällä pinnoitteella, joten puhdasta Fe (OH) 2 saadaan inerttien kaasujen tai typen N 2 -ilmakehässä.
Ruskean värinen rauta(III)-metahydroksidi FeO(OH) vastaa Fe 3+ -kationia. Huomautus: Fe(OH)3-yhdisteitä ei tunneta (ei saatu). Mutta silti useimmat noudattavat merkintää Fe (OH) 3.
Laadullinen reaktio Fe 2+:lle:
Fe 2+ + 2OH - \u003d Fe (OH) 2 ↓
Fe (OH) 2, joka on kaksiarvoinen rautayhdiste ilmassa, on epästabiili ja muuttuu vähitellen rauta(III)hydroksidiksi:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

Laadullinen reaktio Fe 3+:lle:
Fe 3+ + 3OH - \u003d Fe (OH) 3 ↓
Toinen Fe 3+:n kvalitatiivinen reaktio on vuorovaikutus tiosyanaattianionin SCN kanssa -, tässä tapauksessa muodostuu rauta (III) tiosyanaattia Fe (SCN) 3, joka värjää liuoksen tummanpunaiseksi ("verivaikutus"):
Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3
Rauta(III)tiosyanaatti "tuhoaa" helposti lisäämällä alkalimetallifluorideja:
6NaF + Fe(SCN)3 = Na3 + 3NaSCN
Liuos muuttuu värittömäksi.
Erittäin herkkä reaktio Fe 3+:lle, auttaa havaitsemaan hyvin pienetkin jäämät tästä kationista.

1.1.6. Laadullinen reaktio mangaani(II)-kationille Mn 2+. Tämä reaktio perustuu mangaanin voimakkaaseen hapettumiseen happamassa ympäristössä, jolloin hapetustila muuttuu +2:sta +7:ään. Tässä tapauksessa liuos muuttuu tumman violetiksi permanganaattianionin ilmaantumisen vuoksi. Harkitse esimerkkiä mangaaninitraatista:
2Mn(NO3)2+5PbO2+6HNO3=2HMnO4+5Pb(NO3)2+2H2O

1.1.7. Laadullinen reaktio kupari (II) Cu 2+, koboltti (II) Co 2+ ja nikkeli (II) Ni 2+ kationeihin. Näiden kationien erikoisuus monimutkaisten suolojen muodostamisessa - ammoniaatit ammoniakkimolekyylien kanssa:
Cu 2+ + 4NH3 \u003d 2+
Ammoniakkiväriliuokset kirkkaissa väreissä. Esimerkiksi kupariammoniakki muuttaa liuoksen kirkkaan siniseksi.

1.1.8. Kvalitatiiviset reaktiot ammoniumkationille NH 4 +. Ammoniumsuolojen vuorovaikutus alkalien kanssa kiehumisen aikana:
NH 4 + + OH - \u003d t \u003d NH 3 + H 2 O
Esitettäessä märkä lakmuspaperi muuttuu siniseksi.

1.1.9. Laadullinen reaktio cerium(III)-kationille Ce 3+. Cerium (III) suolojen vuorovaikutus vetyperoksidin emäksisen liuoksen kanssa:
Ce 3+ + 3OH - \u003d Ce (OH) 3 ↓
2Ce(OH)3 + 3H2O2 = 2Ce(OH)3(OOH)↓ + 2H2O
Cerium(IV)peroksohydroksidilla on punaruskea väri.

1.2.1. Laadullinen reaktio vismutti (III) Bi 3+:n kationille. Kirkkaan keltaisen kaliumtetrajodobismutaatti (III) K:n liuoksen muodostuminen ylimäärän KI:n vaikutuksesta Bi 3+:a sisältävään liuokseen:
Bi(NO 3) 3 + 4KI = K + 3 KNO 3
Tämä johtuu siitä, että aluksi muodostuu liukenematon BiI 3, joka sitten yhdistetään I:n avulla kompleksiksi.
Tämä päättää kationien havaitsemisen kuvauksen. Tarkastellaan nyt laadullisia reaktioita joihinkin anioneihin.

Takaisin eteenpäin

Huomio! Dian esikatselu on tarkoitettu vain tiedoksi, eikä se välttämättä edusta esityksen koko laajuutta. Jos olet kiinnostunut tästä työstä, lataa täysversio.

Tavoitteet: systematisoida opiskelijoiden ajatuksia kvalitatiivisista reaktioista joidenkin kationien ja anionien, orgaanisten aineiden kanssa. Valmistautuminen tenttiin.

Oppitunnin tavoitteet:

• Koulutuksellinen: systematisoida, yleistää ja syventää opiskelijoiden tietoa laadullisista reaktioista.
• kasvattajat: todistaa teorian johtava rooli käytännön tiedossa; todistaa tutkittavien prosessien olennaisuus; itsenäisyyden kasvatus, yhteistyö, kyky auttaa toisiaan, puhekulttuuri, ahkeruus, pitkäjänteisyys.
• Koulutuksellinen: analysointikyvyn kehittäminen; kyky käyttää opittua materiaalia uuden oppimiseen; muisti, huomio, looginen ajattelu.

Oppitunnin tyyppi: oppitunti-luento, jossa on elementtejä tietojen, taitojen ja kykyjen monimutkaisesta soveltamisesta.

Tuntien aikana

Opettajan esittely.

Erilliset kemiallisen analyysin menetelmät ja tekniikat tunnettiin muinaisina aikoina. Silloinkin he voisivat tehdä analyyseja lääkkeistä, metallimalmeista.

Englantilaista tiedemiestä Robert Boylea (1627 - 1691) pidetään kvalitatiivisen analyysin perustajana.

Kvalitatiivisen analyysin päätehtävänä on havaita meitä kiinnostavia aineita (biologiset materiaalit, lääkkeet, ruoka, ympäristökohteet). Koulukurssilla käsitellään epäorgaanisten aineiden (jotka ovat elektrolyyttejä eli itse asiassa ionien kvalitatiivista analyysiä) ja eräiden orgaanisten yhdisteiden kvalitatiivista analyysiä.

Tiedettä menetelmistä aineiden tai niiden seosten laadullisen ja kvantitatiivisen koostumuksen määrittämiseksi analyyttisen signaalin intensiteetin perusteella kutsutaan analyyttiseksi kemiaksi. Analyyttinen kemia kehittää teoreettisia perusteita aineiden kemiallisen koostumuksen tutkimiseen ja niiden käytännön soveltamiseen. Kvalitatiivisen analyysin tehtävänä on havaita tietyn aineen sisältämät komponentit (tai ionit).

Aineen tutkimukset alkavat aina sen kvalitatiivisella analyysillä, eli sen määrittämisellä, mistä aineosista (tai ioneista) aine koostuu.

Kemiallisen analyysin teoreettiset perusteet ovat seuraavat lait ja teoreettiset määräykset: D.I. Mendelejev; vaikuttavien massojen laki; elektrolyyttisen dissosiaation teoria; kemiallinen tasapaino heterogeenisissä järjestelmissä; kompleksoituminen; hydroksidien amfoteerisuus; autoprotolyysi (vety- ja hydroksidiindikaattorit); OVR.

Kemialliset menetelmät perustuvat liuoksissa tapahtuviin transformaatioihin, joissa muodostuu saostumia, värillisiä yhdisteitä tai kaasumaisia ​​aineita. Analyysitarkoituksiin käytettyjä kemiallisia prosesseja kutsutaan analyyttisiksi reaktioiksi. Analyyttiset reaktiot ovat niitä, joihin liittyy jokin ulkoinen vaikutus, jonka avulla voidaan todeta, että kemiallinen prosessi liittyy sakan saostumiseen tai liukenemiseen, analysoitavan liuoksen värin muutokseen ja kaasumaisten aineiden vapautumiseen. Analyyttisiä reaktioita ja niiden ominaisuuksia koskevat vaatimukset voidaan rajoittaa seuraaviin säännöksiin:

analyysin suorittaminen "kuivalla" tai "märällä" menetelmällä (kuivamenetelmä on pyrokemiallisia menetelmiä, kreikkalaisesta "juhlasta" - tuli), tähän tulisi sisältyä näytteitä liekin värjäämiseksi testattavan aineen palamisen aikana platinasilmukalla (tai nikromi) lanka, jotta saadaan tulos tyypilliseen väriin värjätystä liekistä; menetelmä kiinteän analyytin trituroimiseksi kiinteän reagenssin kanssa, esimerkiksi ammoniumsuola-seoksen hiertäminen Ca(OH)2:n kanssa vapauttaa ammoniakkia. Kuivamenetelmäanalyysiä käytetään pikaanalyyseihin tai kentällä mineraalien ja malmien kvalitatiivisiin ja puolikvantitatiivisiin tutkimuksiin;

märkäanalyysiä varten testiaine on siirrettävä liuokseen ja jatkoreaktiot etenevät ionien havaitsemisreaktioina.

Analyyttisen reaktion tulee edetä nopeasti ja täydellisesti tietyissä olosuhteissa: lämpötila, väliaineen reaktio ja havaittavan ionin pitoisuus. Ionitunnistusreaktiota valitessaan heitä ohjaavat massatoiminnan laki ja ajatukset liuosten kemiallisesta tasapainosta. Tässä tapauksessa erotetaan seuraavat analyyttisten reaktioiden ominaisuudet: selektiivisyys tai selektiivisyys; spesifisyys; herkkyys. Jälkimmäinen ominaisuus liittyy havaittavan ionin pitoisuuteen liuoksessa, ja jos reaktio onnistuu alhaisella ionipitoisuudella, puhutaan erittäin herkästä reaktiosta. Esimerkiksi, jos aine liukenee huonosti veteen ja sakka saostuu alhaisella pitoisuudellaan, niin tämä on erittäin herkkä reaktio, jos aine on hyvin liukeneva ja saostuu korkealla ionipitoisuudella, reaktiota pidetään epäherkänä. Herkkyyden käsite viittaa kaikkiin analyyttisiin reaktioihin riippumatta siitä, mikä ulkoinen vaikutus niihin liittyy.

Tarkastellaanpa koulukurssin tyypillisimpiä laadullisia reaktioita.

Luennon lopussa opiskelijoille voidaan tarjota kontrollitesti, jossa käytetään tämän aiheen USE-testien kysymyksiä.

Koulun kemian kurssilla opiskelijoiden tuntemus indikaattoreihin rajoittuu pääasiassa lakmukseen, metyyliappelsiiniin ja fenolftaleiiniin. Samaan aikaan on olemassa monia muita kemiallisia indikaattoreita.

Tässä on yksi yleisimmistä indikaattorin määritelmistä: indikaattori on aine, joka ilmaisee järjestelmän tilan tai hetken, jolloin järjestelmä saavuttaa vaaditun tasapainon. Kemisteille on tärkeää, että indikaattori tilallaan osoittaa riittävän analyytin pitoisuuden.

Indikaattorin muuttaminen käytännössä käyttökelpoiseksi osavaltioiden tulee olla helposti korjattavissa. Yleensä analyytin vaikutuksen alaiset indikaattorit muuttavat väriä, joskus - aggregaattitila, fluoresoivat. On happo-emäs-indikaattoreita (pH-indikaattoreita), redox-indikaattoreita (pelkistys-indikaattoreita) sekä indikaattoreita mille tahansa tietylle aineelle tai aineryhmälle. Indikaattorin perusperiaate on vuorovaikutus määritettävän aineen kanssa muodostamalla muoto, jolla on muita ominaisuuksia kuin alkuperäinen.

Erityisesti pH-indikaattoreita ovat orgaaniset hapot, emäkset tai suolat. Esimerkiksi metyylioranssi on keltainen orgaaninen Lewis-emäs, joka hapon (H + -ionien) vaikutuksesta muuttuu punaiseksi suolaksi:

Reaktio on palautuva: kun suolaan lisätään alkalia, typpiatomeihin liittyvät H+-ionit ovat vuorovaikutuksessa OH-ionien kanssa - muodostaen vesimolekyylejä ja tasapaino siirtyy emästä kohti. Siksi alkalisoituna metyylioranssi muuttuu jälleen keltaiseksi.

Fenolftaleiinin toimintaperiaate on suunnilleen sama. Fenolftaleiini on väritön laktoni, joka muodostaa vadelmahappoanionin emäksen vaikutuksesta:

Alla on erilaisia ​​​​indikaattoreita, mutta koulun kemian kurssille riittää, kun tiedät sellaiset indikaattorit kuin lakmus, metyylioranssi ja fenoftaleiini:

Laadulliset reaktiot epäorgaanisiin aineisiin ja ioneihin. Kationit

Laadullinen analyysi- analyyttisen kemian osa, joka on omistettu aineiden laadullisen koostumuksen määrittämiseen eli alkuaineiden ja niiden muodostamien ionien havaitsemiseen, jotka ovat osa sekä yksinkertaisia ​​että monimutkaisia ​​aineita. Tämä tehdään käyttämällä tietylle kationille tai anionille ominaisia ​​kemiallisia reaktioita, jotka mahdollistavat niiden havaitsemisen sekä yksittäisissä aineissa että seoksissa.

Laadullisen analyysin tehtävänä on tutkia menetelmiä, joilla se määritetään, mitä kemiallisia alkuaineita sisältyvät analysoituun näytteeseen.

Kemialliset analyysimenetelmät perustuvat sovellukseen tyypillisiä kemiallisia reaktioita löytääkseen aineen osat. Näissä reaktioissa käytettyjä aineita kutsutaan reagensseiksi.

Elektrolyyttisen dissosiaation teorian mukaan vesiliuoksissa muodostuneiden elektrolyytti-ionien välillä tapahtuu reaktioita. Tapahtuvia kemiallisia prosesseja kutsutaan analyyttisiksi reaktioiksi.

He ovat mukana tyypillisiä ulkoisia piirteitä helposti havaittavissa aisteillamme:

kaasun vapautuminen

liuoksen värin muutos

sedimentaatio

sedimentin liukeneminen

tyypillisen muotoisten kiteiden muodostuminen

Ensimmäisessä neljässä tapauksessa reaktion kulkua tarkkaillaan visuaalisesti, kiteitä tutkitaan mikroskoopilla.

Oikeiden tulosten saamiseksi tarvitaan reaktioita, joita muut läsnä olevat ionit eivät häiritse. Tätä varten tarvitset erityisiä(vuorovaikutuksessa vain määritettävän ionin kanssa) tai ainakin selektiivisiä (selektiivisiä) reagensseja.

Esimerkki reaktiosta, johon liittyy tietty reagenssi, on kaasumaisen NH3:n kehittyminen vahvojen emästen (KOH tai NaOH) vaikutuksesta aineeseen, joka sisältää NH 4 + -ionin. Yksikään kationi ei häiritse NH 4 + -ionin havaitsemista, koska vain se reagoi alkalien kanssa vapauttaen NH3:a.

Dimetyyliglyoksiimi (Chugaevin reagenssi) on esimerkki selektiivisestä reagenssista: alkalisessa väliaineessa se reagoi Ni 2+-, Co 2+-, Fe 2+ -ionien kanssa ja happamassa väliaineessa vain Pd 2+ -ionien kanssa.

Valitettavasti valikoivia, puhumattakaan spesifisiä reagensseja on hyvin vähän, joten monimutkaista seosta analysoitaessa on turvauduttava häiritsevien ionien peittämiseen muuntamalla ne reaktioinerttiin muotoon tai useammin kationien tai kationien seoksen erottamiseen. anionit osaksi, joita kutsutaan analyyttisiksi ryhmiksi. Tämä tehdään erityisten (ryhmä)reagenssien avulla, jotka reagoidessaan useiden ionien kanssa samoissa olosuhteissa muodostavat yhdisteitä, joilla on samanlaiset ominaisuudet - niukkaliukoisia saostumia tai stabiileja liukoisia komplekseja. Tämän avulla voit jakaa monimutkaisen seoksen yksinkertaisempiin komponentteihin.

Kationien jakamiseksi analyyttisiin ryhmiin ryhmäreagensseja käyttämällä on useita järjestelmiä. Yksi niistä perustuu kloridien, sulfaattien ja hydroksidien liukoisuuserojen käyttöön. Toimimalla kationien seokseen tiukasti määritellyssä järjestyksessä HCl-, H2SO4-, NH3- ja NaOH-liuoksilla (ryhmäreagenssit), seoksen sisältämät kationit voidaan jakaa 6 analyyttiseen ryhmään. Tätä kaaviota kutsutaan happo-emäkseksi siinä käytettyjen ryhmäreagenssien nimillä.

Katso kvalitatiiviset reaktiot kationeihin alla olevasta taulukosta:

Laadulliset reaktiot anioneille

Anioneilla ei ole yleisesti vakiintunutta jakoa ryhmiin, joiden lukumäärä vaihtelee merkittävästi eri analyysimenetelmissä. Yleensä anionit luokitellaan suolojen liukoisuuden ja redox-aktiivisuuden perusteella.

Anionien analyysissä ryhmäreagenssit palvelevat vain niiden havaitsemista (toisin kuin kationit, joissa tällaiset reagenssit toimivat myös erottamiseen).

Katso anionien kvalitatiiviset reaktiot alla olevasta taulukosta:

Orgaanisten yhdisteiden tunnistaminen

Orgaaninen kemia, kuten tiedätte, on hiilivetyjen ja niiden johdannaisten kemiaa.

Hiilivedyt koostuvat alkuaineista hiiltä ja vedystä. Hiilen ja vedyn lisäksi hiilivetyjohdannaiset voivat sisältää happea, typpeä, rikkiä, halogeeneja ja muita alkuaineita.

Tiettyjen alkuaineiden havaitsemiseksi orgaanisen yhdisteen koostumuksesta vaaditaan sen molekyylin tuhoaminen ja sen ainesosien muuntaminen yksinkertaisimmiksi yhdisteiksi.

Alkuainekoostumuksen analyysi voidaan suorittaa orgaanisia yhdisteitä muodostavien alkuaineiden (C, H, O, N, S, Cl) kvalitatiivisena määrityksenä ja kvantitatiivisena, joka osoittaa kunkin alkuaineen prosenttiosuuden analysoitavassa orgaanisessa yhdisteessä.

Tiettyjen alkuaineiden läsnäolo orgaanisessa yhdisteessä voidaan havaita erilaisilla kvalitatiivisilla analyysimenetelmillä.

Halogeenit voidaan havaita esimerkiksi kvalitatiivisella Beilstein-testillä muuttamalla liekin väriä, kun kuparilankaa, jossa on analysoitavaa ainetta, viedään kaasupolttimen liekkiin, mikä selittyy haihtuvien kuparihalogenidien muodostumisella. korkeissa lämpötiloissa. Tämä näyte on herkkä jopa halogeenijäämille orgaanisissa yhdisteissä.

Liekin väritesti

Useat alkuaineet maalaavat liekin tyypilliseen väriin, jos lämmön vaikutuksesta näiden alkuaineiden yksittäisiä atomeja ilmaantuu liekkiin. Joillekin alkuaineille atomit erottuvat jo ensimmäisen liekki upotuksen yhteydessä, toisille tämä vaatii hapolla käsittelyä. Jos determinantissa ei ole muita erityisiä ohjeita, niin mineraalipala on kostutettava pisaralla laimeaa suolahappoa, joka levitetään lasisauvalla tai pipetillä ja sytytetään sitten.

Kun elektroni tekee kvanttihypyn sallitulta kiertoradalta toiselle, atomi lähettää valoa. Ja koska näiden kahden alkuaineen atomien energiatasot ovat erilaiset, yhden alkuaineen atomin lähettämä valo on erilainen kuin toisen alkuaineen atomin lähettämä valo. Tämä on spektroskopiaksi kutsutun tieteen perusta.

Samaan asemaan (että eri alkuaineiden atomit säteilevät eri aallonpituisia valoa) perustuu liekin väritystesti kemiassa. Kun liuosta, joka sisältää jonkin alkalimetallin ioneja (eli Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ensimmäisen sarakkeen elementtejä), kuumennetaan kaasupolttimen liekissä, liekki muuttuu tietyn väriseksi riippuen siitä, mikä metalli on kyseessä. läsnä liuoksessa. Esimerkiksi kirkkaan keltainen liekki osoittaa natriumin, violetin - kaliumin ja karmiininpunaisen - litiumin läsnäolon. Tämä liekin värjäytyminen tapahtuu seuraavasti: törmäys liekin kuumien kaasujen kanssa siirtää elektronit virittyneeseen tilaan, josta ne palaavat alkuperäiseen tilaansa lähettäen samanaikaisesti tyypillisen aallonpituuden omaavaa valoa.

Tämä atomien ominaisuus selittää, miksi valtameren rantaan naulattu puu on niin arvostettu tulisijojen sytytykseen. Pitkään merellä ollessaan puut adsorboivat suuren määrän erilaisia ​​aineita, ja tukkien palaessa nämä aineet värjäävät liekin monilla eri väreillä.

Viitemateriaali kokeen läpäisemiseen:

jaksollinen järjestelmä

Liukoisuustaulukko

1. Kationien kvalitatiiviset reaktiot.
1.1. Kvalitatiiviset reaktiot alkalimetallikationeille (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+).
Alkalimetallikationit voidaan havaita lisäämällä polttimen liekkiin pieni määrä suolaa. Yksi tai toinen kationi värittää liekin vastaavalla värillä:
Li + - tummanpunainen.
Na + - keltainen.
K + - violetti.
Rb+ - punainen.
Cs + - sininen.
Kationeja voidaan havaita myös kemiallisten reaktioiden avulla. Kun litiumsuolaliuos kaadetaan fosfaattien kanssa, liukenematon veteen, mutta liukenee väkeviin. typpihappo, litiumfosfaatti:
3Li + + PO4 3- = Li 3PO 4 ↓
Li 3 PO 4 + 3HNO 3 \u003d 3LiNO 3 + H 3 PO 4

Kationit K + ja Rb + voidaan havaita lisäämällä niiden suolojen liuoksiin fluoripiihappoa H 2 tai sen suoloja - heksafluorisilikaatteja:
2Me + + 2- = Me 2 ↓ (Me = K, Rb)

Ne ja Cs + saostuvat liuoksista, kun perkloraattianioneja lisätään:
Me + + ClO 4- = MeClO 4 ↓ (Me = K, Rb, Cs).

1.2. Kvalitatiiviset reaktiot maa-alkalimetallien kationeille (Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+).
Maa-alkalimetallikationit voidaan havaita kahdella tavalla: liuoksessa ja liekin värin perusteella. Muuten, kalsium, strontium, barium kuuluvat maa-alkalimetalliin.
Liekin väri:
Ca 2+ - tiilenpunainen.
Sr 2+ - karmiininpunainen.
Ba 2+ - kellertävän vihreä.

Reaktiot ratkaisuissa. Tarkasteltavien metallien kationeilla on yhteinen piirre: niiden karbonaatit ja sulfaatit ovat liukenemattomia. Ca 2+ -kationi havaitaan edullisesti karbonaattianionilla CO 3 2-:
Ca 2+ + CO 3 2- \u003d CaCO 3 ↓
Joka liukenee helposti typpihappoon vapauttaen hiilidioksidia:
2H + + CO 3 2 - \u003d H 2 O + CO 2
Ba 2+, Sr 2+ -kationit havaitaan edullisesti sulfaattianionilla, jolloin muodostuu happoihin liukenemattomia sulfaatteja:
Sr 2+ + SO 4 2- = SrSO 4 ↓
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓

1.3. Kvalitatiiviset reaktiot lyijy (II) Pb 2+, hopea (I) Ag +, elohopea (I) Hg +, elohopean (II) Hg 2+ kationeihin. Harkitse niitä lyijyn ja hopean esimerkissä.
Tällä kationiryhmällä on yksi yhteinen piirre: ne muodostavat liukenemattomia klorideja. Mutta lyijy- ja hopeakationeja voidaan havaita myös muilla halogenideilla.

Laadullinen reaktio lyijykationiin on lyijykloridin muodostuminen (valkoinen sakka) tai lyijyjodidin muodostuminen (kirkkaan keltainen sakka):
Pb 2+ + 2I - = PbI 2 ↓

Laadullinen reaktio hopeakationiin on valkoisen juustomaisen hopeakloridin, kellertävän valkoisen hopeabromidin sakan muodostuminen, hopeajodidin keltaisen sakan muodostuminen:
Ag + + Cl - = AgCl↓
Ag + + Br - = AgBr↓
Ag + + I - = AgI↓
Kuten yllä olevista reaktioista voidaan nähdä, hopeahalogenidit (lukuun ottamatta fluoria) ovat liukenemattomia ja bromidi ja jodidi ovat värillisiä. Mutta tämä ei ole heidän erottuva piirre. Nämä yhdisteet hajoavat valon vaikutuksesta hopeaksi ja vastaavaksi halogeeniksi, mikä auttaa myös tunnistamaan ne. Siksi näitä suoloja sisältävistä säiliöistä tulee usein hajuja. Lisäksi, kun natriumtiosulfaattia lisätään näihin saostumiin, tapahtuu liukenemista:
AgHal + 2Na2S203 = Na3 + NaHal, (Hal = Cl, Br, I).
Sama tapahtuu lisättäessä nestemäistä ammoniakkia tai sen pitoisuutta. ratkaisu. Vain AgCl liukenee. AgBr ja AgI ammoniakissa ovat käytännössä liukenematon:
AgCl + 2NH3 = Cl

Hopeakationille on myös toinen kvalitatiivinen reaktio - mustan hopeaoksidin muodostuminen, kun alkalia lisätään:
2Ag + + 2OH - = Ag 2O↓ + H2O
Tämä johtuu siitä, että hopeahydroksidia ei ole olemassa normaaleissa olosuhteissa ja se hajoaa välittömästi oksidiksi ja vedeksi.

1.4. Laadullinen reaktio alumiinikationeille Al 3+, kromi (III) Cr 3+, sinkki Zn 2+, tina (II) Sn 2+. Näitä kationeja yhdistää liukenemattomien emästen muodostuminen, jotka muuttuvat helposti monimutkaisiksi yhdisteiksi. Ryhmäreagenssi - alkali.
Al 3+ + 3OH - \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Cr 3+ + 3OH - \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3OH - \u003d 3-
Zn 2+ + 2OH - \u003d Zn (OH) 2 ↓ + 2OH- \u003d 2-
Sn 2+ + 2OH- \u003d Sn (OH) 2 ↓ + 2OH - \u003d 2-
Älä unohda, että Al 3+, Cr 3+ ja Sn 2+ -kationien emäkset eivät muutu monimutkaisiksi yhdisteiksi ammoniakkihydraatin vaikutuksesta. Tätä käytetään kationien täydelliseen saostamiseen. Zn 2+ lisättäessä kons. ammoniakkiliuos muodostaa ensin Zn (OH) 2:ta, ja ylimäärä ammoniakkia myötävaikuttaa sakan liukenemiseen:
Zn (OH) 2 + 4NH 3 \u003d (OH) 2

1.5. Laadullinen reaktio raudan (II) ja (III) kationeille Fe 2+, Fe 3+. Nämä kationit muodostavat myös liukenemattomia emäksiä. Fe 2+ -ioni vastaa rauta(II)hydroksidia Fe (OH) 2 - valkoista sakkaa. Ilmassa se peittyy välittömästi vihreällä pinnoitteella, joten puhdasta Fe (OH) 2 saadaan inerttien kaasujen tai typen N 2 -ilmakehässä.
Ruskean värinen rauta(III)-metahydroksidi FeO(OH) vastaa Fe 3+ -kationia. Huomautus: Fe(OH)3-yhdisteitä ei tunneta (ei saatu). Mutta silti useimmat noudattavat merkintää Fe (OH) 3.
Laadullinen reaktio Fe 2+:lle:
Fe 2+ + 2OH - \u003d Fe (OH) 2 ↓
Fe (OH) 2, joka on kaksiarvoinen rautayhdiste ilmassa, on epästabiili ja muuttuu vähitellen rauta(III)hydroksidiksi:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

Laadullinen reaktio Fe 3+:lle:
Fe 3+ + 3OH - \u003d Fe (OH) 3 ↓
Toinen Fe 3+:n kvalitatiivinen reaktio on vuorovaikutus tiosyanaattianionin SCN kanssa -, tässä tapauksessa muodostuu rauta (III) tiosyanaattia Fe (SCN) 3, joka värjää liuoksen tummanpunaiseksi ("verivaikutus"):
Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3
Rauta(III)tiosyanaatti "tuhoaa" helposti lisäämällä alkalimetallifluorideja:
6NaF + Fe(SCN)3 = Na3 + 3NaSCN
Liuos muuttuu värittömäksi.
Erittäin herkkä reaktio Fe 3+:lle, auttaa havaitsemaan hyvin pienetkin jäämät tästä kationista.

1.6. Laadullinen reaktio mangaani(II)-kationille Mn 2+. Tämä reaktio perustuu mangaanin voimakkaaseen hapettumiseen happamassa ympäristössä, jolloin hapetustila muuttuu +2:sta +7:ään. Tässä tapauksessa liuos muuttuu tumman violetiksi permanganaattianionin ilmaantumisen vuoksi. Harkitse esimerkkiä mangaaninitraatista:
2Mn(NO3)2+5PbO2+6HNO3=2HMnO4+5Pb(NO3)2+2H2O

1.7. Laadullinen reaktio kupari (II) Cu 2+, koboltti (II) Co 2+ ja nikkeli (II) Ni 2+ kationeihin. Näiden kationien erikoisuus monimutkaisten suolojen muodostamisessa - ammoniaatit ammoniakkimolekyylien kanssa:
Cu 2+ + 4NH3 \u003d 2+
Ammoniakkiväriliuokset kirkkaissa väreissä. Esimerkiksi kupariammoniakki muuttaa liuoksen kirkkaan siniseksi.

Ionit ja kationit mahdollistavat erilaisten yhdisteiden läsnäolon määrittämisen käyttämällä useimmissa tapauksissa yksinkertaisia ​​menetelmiä. Ne voidaan suorittaa käyttämällä indikaattoreita, hydroksideja, oksideja. Tiedettä, joka tutkii eri aineiden ominaisuuksia ja rakennetta, kutsutaan "kemiaksi". Laadulliset reaktiot ovat osa tämän tieteen käytännön osaa.

Epäorgaanisten aineiden luokitus

Kaikki aineet on jaettu orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Ensimmäiset sisältävät sellaiset yhdisteluokat kuten suolat, hydroksidit (emäkset, hapot ja amfoteeriset) ja oksidit sekä yksinkertaiset yhdisteet (CI2, I2, H2 ja muut, jotka koostuvat yhdestä alkuaineesta).

Suolat koostuvat metallikationista ja happojäännöksen anionista. Happomolekyylien koostumus sisältää H+-kationeja ja happotähteiden anioneja. Hydroksidit koostuvat metallikationeista ja anioneista OH-hydroksyyliryhmän muodossa. Oksidimolekyylien koostumus sisältää kahden kemiallisen alkuaineen atomeja, joista toinen on välttämättä happi. Ne voivat olla happamia, emäksisiä ja amfoteerisia. Kuten niiden nimestä voi päätellä, ne pystyvät muodostamaan erilaisia ​​aineluokkia tiettyjen reaktioiden aikana. Siten happamat oksidit reagoivat veden kanssa muodostaen happoja, kun taas emäksiset oksidit muodostavat emäksiä. Amfoteerinen voi olosuhteista riippuen osoittaa molempien oksidityyppien ominaisuuksia. Näitä ovat beryllium, alumiini, tina, kromi, lyijy. Niiden hydroksidit ovat myös amfoteerisia. Erilaisten epäorgaanisten aineiden läsnäolon määrittämiseksi liuoksessa käytetään ionien kvalitatiivisia reaktioita.

Orgaanisen aineen monimuotoisuus

Tähän ryhmään kuuluvat kemialliset yhdisteet, joiden molekyyleihin sisältyy välttämättä hiiltä ja vetyä. Ne voivat sisältää myös happi-, typpi-, rikkiatomeja ja monia muita alkuaineita.

Ne on jaettu sellaisiin pääluokkiin: alkaanit, alkeenit, alkyynit, orgaaniset hapot (nukleiini-, rasva-, tyydyttyneet, aminohapot ja muut), aldehydit, proteiinit, rasvat, hiilihydraatit. Monet laadulliset reaktiot orgaanisilla aineilla suoritetaan käyttämällä erilaisia ​​hydroksideja. Tähän voidaan käyttää myös reagensseja, kuten kaliumpermanganaattia, happoja, oksideja.

Laadulliset reaktiot orgaanisiin aineisiin

Alkaanien läsnäolo määritetään pääasiassa poissulkemismenetelmällä. Jos lisäät kaliumpermanganaattia, se ei värjää. Nämä aineet palavat vaaleansinisellä liekillä. Alkeenit voidaan havaita lisäämällä joko kaliumpermanganaattia. Molemmat näistä aineista muuttuvat värittömiksi vuorovaikutuksessa niiden kanssa. Fenolin läsnäolo voidaan määrittää myös lisäämällä bromiliuosta. Samalla se värjäytyy ja saostuu. Lisäksi tämän aineen läsnäolo voidaan havaita käyttämällä rautakloridiliuosta, joka vuorovaikutuksessa sen kanssa antaa violetinruskean värin. Kvalitatiiviset reaktiot alkoholiluokan orgaanisiin aineisiin koostuvat natriumin lisäämisestä niihin. Tässä tapauksessa vetyä vapautuu. Alkoholien palamiseen liittyy vaaleansininen liekki.

Glyseriini voidaan havaita kuprihydroksidilla. Tässä tapauksessa muodostuu glyseraatteja, jotka antavat liuokselle ruiskukansinisen värin. Aldehydien läsnäolo voidaan määrittää käyttämällä argentumioksidia. Tämän reaktion seurauksena vapautuu puhdasta argentumia, joka saostuu.

On myös laadullinen reaktio aldehydeille, joka suoritetaan avulla Sen toteuttamiseksi on tarpeen lämmittää liuos. Samanaikaisesti hänen tulisi vaihtaa väriä ensin sinisestä keltaiseksi, sitten punaiseksi. Proteiinit voidaan havaita nitraattihapolla. Tämän seurauksena muodostuu keltainen sakka. Jos lisäät kuprumhydroksidia, se on violetti. Laadulliset reaktiot happoluokan orgaanisiin aineisiin suoritetaan lakmuksella tai Molemmissa tapauksissa liuos muuttaa värinsä punaiseksi. Jos natriumkarbonaattia lisätään, vapautuu hiilidioksidia.

Kationien laadulliset reaktiot

Niitä voidaan käyttää minkä tahansa metalli-ionin läsnäolon määrittämiseen liuoksessa. Kvalitatiiviset reaktiot happoihin koostuvat H + -kationin tunnistamisesta, joka on osa niiden koostumusta. Tämä voidaan tehdä kahdella tavalla: käyttämällä lakmus- tai metyylioranssia. Ensimmäinen happamassa ympäristössä muuttaa värinsä punaiseksi, toinen vaaleanpunaiseksi.

Litium-, natrium- ja kaliumkationit voidaan erottaa niiden liekeistä. Edellinen palaa punaisena, jälkimmäinen keltainen ja kolmas violetti. Kalsiumionit havaitaan lisäämällä karbonaattiliuoksia, jolloin saadaan valkoinen sakka.

Laadulliset reaktiot anioneille

Yleisin näistä on OH-:n havaitseminen, jonka seurauksena voidaan selvittää, onko liuoksessa emäksiä. Tämä vaatii indikaattoreita. Näitä ovat fenolftaleiini, metyylioranssi, lakmus. Ensimmäinen tällaisessa ympäristössä saa toisen - keltaisen, kolmannen - sinisen.