Качественные реакции в аналитической химии
Качественный анализ — совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения компонентов, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны.
Качественный анализ в водных растворах основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы. Основоположником качественного анализа считается Р.Бойль (1627–1691), английский химик и физик, который ввёл представление о химических элементах как о неразлагаемых основных частях сложных веществ и систематизировал все известные в его время качественные реакции.
Ниже приведены качественные реакции на некоторые катионы и анионы.
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА КАТИОНЫ
Катион | Воздействие или реактив | Наблюдаемая реакция |
Li+ | Пламя | Карминово-красное окрашивание |
Na+ | Пламя | Желтое окрашивание |
К+ | Пламя | Фиолетовое окрашивание |
Са2+ | Пламя | Кирпично-красное окрашивание |
Sr2+ | Пламя | Карминово-красное окрашивание |
Ва2+ | Пламя; ионы S042- | Желто-зеленое окрашивание Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах: Ва2+ + S042-→ BaS04 |
Сu2+ | Вода
Раствор аммиака
| Гидратированные ионы Сu2+ имеют голубую окраску; Выпадение голубого осадка Сu(ОН)2 Сu2++ 2 NH3∙H2O→ Cu(OH)2↓+ 2 NH4+ , растворяющегося в избытке аммиака с образованием ярко-синего раствора Cu(OH)2↓+ 4 NH3∙H2O = [Cu(NH3)4](OH)2+ 4 H2O |
РЬ2+ | Ионы S2- | Выпадение черного осадка: Pb2+ + S2- → PbS ↓ |
Аg+ | Ионы Cl- | Выпадение белого осадка, нерастворимого в HNO3, но растворимого в конц. аммиаке Аg+ +Cl-→ AgCl ↓ |
Fe2+ | Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль), K3[Fe(CN)6] | Выпадение синего осадка: К++ Fe2+ + [Fe(CN)6]3- → KFe[Fe(CN)6] |
Fe3+ | 1) Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) K4[Fe(CN)6] 2) роданид-ион SCN- | Выпадение синего осадка: К+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4-→ KFe[Fe(CN)6] Появление кроваво-красного окрашивания за счет образования комплексных ионов Fe3+ + nSCN [Fe(SCN)n](3-n)+ |
Al3+ | щелочь (амфотерные свойства гидроксида) | Выпадение белого студенистого осадка гидроксида алюминия Al(OH)3 при приливании первых порций щелочи и его растворение в избытке щелочи |
NH4+ | щелочь, нагрев | Выделяется аммиак, который обнаруживают по запаху и посинению влажной лакмусовой бумаги: NH4+ + ОН- NH3 ↑ + Н20 |
Н+ (кислая среда) | Индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый | красное окрашивание индикаторов |
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АНИОНЫ
Анион | Реактив | Наблюдаемая реакция |
S042- | Ва2+ | Выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах: Ва2+ + S042-→ BaS04↓ |
N03- | 1) добавить конц. H2SO4 и Сu, нагреть 2) смесь H2S04 +FeSO4 | Образование голубого раствора, содержащего ионы Сu2+, выделение газа бурого цвета (NO2). Реакция «бурого кольца»: возникновение окраски сульфата нитрозопентаакважелеза (II) [Fe(H20)5NO] SO4 (окраска от фиолетовой до коричневой). |
РО43- | ионы Ag+ | Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде: ЗАg+ + Р043-→ Аg3Р04↓ |
СrO42- | ионы Ва2+ | Выпадение желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCI: Ва2+ + СrO42-→ BaCr04↓ |
S2- | ионы РЬ2+ | Выпадение черного осадка: Pb2+ + S2-→ PbS↓ |
СО32- | ионы Са2+ | Выпадение белого осадка, растворимого в кислотах: Са2+ + С032- → СаСОз↓ |
CO2 | «известковая вода» - раствор Са(ОН)2 | Выпадение белого осадка СаСО3 и его растворение при дальнейшем пропускании С02 : Са(ОН)2 + С02 →СаСО3↓ + Н20, СаСО3 + С02 + Н20 →Са(НС03)2 |
SO32- | ионы Н+ | Появление характерного запаха S02: 2Н+ + SO32-→ Н20 + S02↑ |
F- | ионы Са2+ | Выпадение белого осадка: Са2+ + 2F- → CaF2↓ |
Cl- | ионы Аg+ | Выпадение белого осадка, не растворимого в HN03, но растворимого в конц. аммиаке: Аg+ +CI-→ AgCl↓ AgCI + 2(NH3• Н20) →[Ag(NH3)2]+ + CI- + 2Н2О |
Br- | ионы Аg+ | Выпадение светло-желтого осадка, нерастворимого в HN03: Ag+ + Br- → AgBr↓ (осадок темнеет на свету) |
I- | ионы Аg+ | Выпадение желтого осадка, нерастворимого в HNO3 и конц. аммиаке: Аg+ + I- → АgI↓(осадок темнеет на свету) |
ОН- (щелочная среда) | индикаторы: лакмус, фенолфталеин | синее окрашивание лакмуса, малиновое окрашивание фенолфталеина |
- Аналитическая химия
- Предмет и задачи аналитической химии
- Классификация методов аналитической химии
- Классификация аналитических реакций. Дробный и систематический анализ
- Чувствительность аналитических реакций
- Водородный показатель (рН). Способы поддержания постоянства рН в растворе
- Качественные реакции в аналитической химии
- Химические методы анализа
- Инструментальные методы анализа Электрохимические методы
- Спектроскопические методы
- Методы анализа, основанные на радиоактивности.
- Упражнения для подготовки к аттестации и Интернет-экзамену
- Литература