NH ; Na + ; K + ; Mg 2+ ; Ba 2+ ; Ca 2+ ; Fe 2+ ; Fe 3+ ; Mn 2+ ; Co 2+ ; Ni 2+ ; Zn 2+ ;
Al 3+ ; Cr 3+ ; Ag + ; Pb 2+ ; Cu 2+ ; Cd 2+ .
Реакция на ион Na +
Ионы натрия образуют с дигидроантимонатом калия в нейтральной или слабощелочной среде белый кристаллический осадок дигидроантимоната натрия:
2NaCl + K 2 H 2 SbO 4 = Na 2 H 2 SbO 4 ↓ + 2KCl
2Na + + H 2 SbO = Na 2 H 2 SbO 4 ↓
Потирание изнутри стенок пробирки стеклянной палочкой и охлаждение пробирки под холодной струей воды ускоряет осаждение.
Реакция на ион K +
1. Гидротартрат натрия образует с раствором солей калия белый кристаллический осадок гидротартрата калия:
KCl + NaHC 4 H 4 O 6 = KHC 4 H 4 O 6 ↓ +NaCl
K + +HC 4 H 4 O 6 - = KHC 4 H 4 O 6 ↓
Осадок выпадает при потирании стеклянной палочкой внутренней стенки пробирки и охлаждение пробирки под струей холодной воды.
2. Кобальтинитрит натрия образует с растворами солей калия желтый осадок - кобальтинитрит калия:
2KCl + Na 3 = K 2 Na↓ + 2 NaCl
2K + + Na + + 3- = K 2 Na↓
Реакция на ион NH
1. Едкие щелочи KOH и NaOH при нагревании вытесняют из растворов солей аммония аммиак:
NH 4 Cl +KOH = KCl + NH 3 + H 2 O
NH + OH - = NH 3 + H 2 O
Выделяющийся аммиак можно обнаружить по запаху или по влажной индикаторной ленте (щелочная реакция).
2. Реактив Неслера (щелочной раствор комплексной соли K 2 ) образует с раствором соли аммония осадок оранжево-бурого цвета:
NH 4 Cl + 2K 2 +2KOH = J↓ +5KJ +KCl 2H 2 O
NH + 2 2- + 2OH - = NH 2 Hg 2 J 3 ¯+ 5J - + 2H 2 O
В присутствии очень малых количеств раствор окрашивается или в желтый или в бурый цвет.
Реакция на ион Mg 2+
Гидрофосфат натрия образует с солями магния в присутствие NH 4 OH и NH 4 Cl белый кристаллический осадок.
Поместите в пробирку по 2-3 капли растворов MgCl 2 и NH 4 Cl, прибавьте к полученной смеси 2-3 капли раствора Na 2 HPO 4 . Тщательно перемешайте содержимое пробирки стеклянной палочкой и затем добавьте к раствору NH 4 OH:
MgCl 2 + NH 4 Cl + NH 4 OH + Na 2 HPO 4 = MgNH 4 PO 4 ↓ + 2NaCl + NH 4 Cl + H 2 O
Mg 2+ + HPO +NH 4 OH = MgNH 4 PO 4 ↓ + H 2 O
Реакция на ион Ba 2+
1. Дихромат–ион образует с ионами бария осадок желтого цвета (хромат бария):
2BaCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = 2BaCrO 4 ↓ + 2KCl + 2HCl
2Ba 2+ + Cr 2 O + H 2 O = 2BaCrO 4 ↓+ 2H + .
2. Сульфат – ион образует с ионами бария осадок белого цвета (сульфат бария), не растворимый в кислотах:
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba 2+ + SO = BaSO 4 ↓
3. Оксалат – ион образует с ионами бария осадок белого цвета (оксалат бария):
BaCl 2 + (NH 4)C 2 O 4 = NH 4 Cl + BaC 2 O 4 ↓
Ba 2+ + C 2 O = BaC 2 O 4 ↓
Реакция на ион Ca 2+
Оксалат-ион образует с ионами кальция белый кристаллический осадок:
CaCl 2 + (NH 4) 2 C 2 O 4 = CaC 2 O 4 ↓ + 2NH 4 Cl
Ca 2+ + C 2 O = CaC 2 O 4 ¯
Проведению реакции могут мешать ионы бария.
Реакция на ион Fe 2+
Растворы двухвалентного железа окрашены в бледно-зеленный цвет.
Гексацианоферрат (III) калия с двухвалентным железом образует синий осадок, называемый турнбулевой синью:
3FeCl 2 + 2K 3 = Fe 3 2 ↓ + 6KCl
3Fe 2+ + 2 3- = Fe 3 2 ↓
Реакция на ион Fe 3+
Растворы трехвалентного железа имеют желтую или красно-бурую окраску.
1. Ионы трехвалентного железа с роданид-ионом образуют соединение, окрашивающее раствор в кроваво-красный цвет:
FeCl 3 + 3NH 4 CNS = Fe (CNS) 3 + 3NH 4 Cl
Fe 3+ + 3CNS - = Fe (CNS) 3
Fe 3+ + 6CNS - = 3-
2. Гексацианоферрат (II) калия с трехвалентным железом образует темно-синий осадок, называемый берлинской лазурью:
4FeCl 3 + 3K 4 = Fe 4 3 ↓ + 12KCl
4Fe 3+ + 3 4- = Fe 4 3 ↓
3. Ионы трехвалентного железа со фторидом натрия в растворе образуют бесцветное комплексное соединение:
FeCl 3 + 6NaF =Na 3 + 3NaCl
Fe 3+ + 6NaF = 3- + 6Na +
Реакция на ион Mn 2+
Концентрированные растворы солей марганца имеют бледно-розовый цвет, разбавленные растворы – бесцветны.
Ионы двухвалентного марганца в кислой среде окисляются (в данном случае висмутатом натрия) до перманганат–ионов красно-фиолетового цвета:
2Mn(NO 3) 2 + 5NaBiO 3 + 14HNO 3 = 2NaMnO 4 + 5Bi(NO 3) 3 + 3NaNO 3 +7H 2 O
2Mn 2+ +5BiO + 14H + = 2MnO + 5Bi 3+ +7H 2 O
Реакция на ион Cr 3+
Растворы солей хрома имеют зеленую или фиолетовую окраску.
Ионы трехвалентного хрома окисляются перекисью водорода в щелочной среде до хромат – ионов.
Поместить в пробирку 2-3 капли соли хрома (III), прилить раствор щелочи до растворения осадка. К полученному раствору хромита (изумрудно – зеленого цвета) прилить 2-3 капли перекиси водорода и осторожно нагреть пробирку. Зеленая окраска раствора перейдет в желтую:
CrCl 3 + 4NaOH = NaCrO 2 + 3NaCl + 2H 2 O
Cr 3+ + 4OH - = CrO +2H 2 O
2NaCrO 2 + 3H 2 O 2 + 2NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
2CrO + 3H 2 O 2 + 2OH - = 2CrO + 4H 2 O
Реакция на ион Co 2+
Разбавленные растворы солей кобальта имеют розовую окраску. Роданид-ион с ионами кобальта образуют комплексную соль синего цвета.
Поместите в пробирку 2-3 капли раствора кобальта (II), насыпьте немного сухой соли роданида аммония и прилейте 5-6 капель амилового или изоамилового спирта. Смесь перемешайте. Наблюдайте расслоение жидкостей и окрашивание верхнего слоя в голубой или синий цвет.
CoCl 2 + 4NH 4 CNS = (NH 4) 2 + 2NH 4 Cl
Co 2+ + 4CNS - = 2-
Этой реакции мешают ионы железы (III), которые образуют с роданидом соединение кроваво – красного цвета. Поэтому ионы железа (III) предварительно связывают в бесцветный комплекс фторидом натрия или фторидом аммония.
Реакция на ион Ni 2+
Растворы солей никеля имеют зеленую окраску.
Ионы никеля в аммиачной среде образуют с диметилглиоксимом осадок комплексной соли ало-красного цвета.
Этой реакции мешают ионы трехвалентного и двухвалентного железа:
Реакция на ион Zn 2+
Растворы солей цинка бесцветны.
С гексацианоферратом (II) калия ионы цинка образуют аморфный осадок салатного цвета:
3ZnCl 2 +2K 4 2 = K 2 Zn 3 2 ↓ + 6KCl
2K + + 3Zn 2+ + 2 4- = K 2 Zn 3 2 ↓
Реакция на ион Al 3+
Растворы солей алюминия бесцветны.
При осторожном добавлении щелочей (по каплям) образуется осадок белого цвета в виде белых студенистых хлопьев, часто всплывающих на поверхность раствора:
AlCl 3 + 3NaOH = Al (OH) 3 ↓ + 3NaCl
Al 3+ + 3OH - = Al(OH) 3 ↓
Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами: при действии на Al (OH) 3 раствором кислоты или щелочи происходит растворение осадка:
Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O
Al(OH) 3 + 3H + = Al 3+ + 3H 2 O
Al(OH) 3 + 3NaOH = Na 3
Al(OH) 3 + 3OH - = 3-
Реакция на ион Ag +
1. Хлорид – ион осаждает ионы серебра из раствора в виде белого творожистого осадка:
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
Ag + + Cl - = AgCl↓
Хлорид серебра нерастворим в азотной кислоте, но растворим в гидроксиде аммония:
AgCl + 2NH 4 OH = Cl + 2H 2 O
Если на полученный раствор Cl подействовать раствором азотной кислоты, то AgCl снова выпадает в виде творожистого белого осадка:
Cl + 2HNO 3 = AgCl↓ + 2NH 4 NO 3
2. Иодид – ион с ионами серебра образует осадок желтого цвета:
AgNO 3 + KJ = AgJ↓ + KNO 3
Ag + + J - = AgJ↓
Реакция на ион Pb 2+
1. Хлорид – ион осаждает ионы свинца в виде белого творожистого осадка:
Pb(NO 3) 2 + 2HCl = PbCl 2 ↓ + 2HNO 3
Pb 2+ + 2Cl - = PbCl 2 ↓
Хлорид свинца нерастворим в гидроксиде аммония:
PbCl 2 + NH 4 OH = реакция не идет.
2. Иодид – ион осаждает ионы свинца в виде осадка желтого цвета:
Pb (NO 3) 2 + 2KJ = PbJ 2 ↓ + 2KNO 3
Pb 2+ + 2J - = PbJ 2 ↓
Часть осадка растворите в 5-6 каплях уксусной кислоты при нагревании, а затем осторожно охладите под струей холодной воды. Хлорид свинца из раствора выпадает в виде золотистых хлопьев.
Реакция на ион Cu 2+
1. Гидроксид аммония, добавленный в избытке к солям меди, образует растворимое комплексное соединение василькового цвета:
CuSO 4 + 4NH 4 OH = SO 4 + 4H 2 O
Cu 2+ + 4NH 4 OH = 2+ + 4H 2 O
2. Гексацианоферрат калия осаждает ион меди (II) из раствора в виде осадка красно-коричневого цвета:
2CuSO 4 + K 4 = Cu 2 ↓ + 2K 2 SO 4
2Cu 2+ + 4- = Cu 2 ↓
Реакция на ион Cd 2 +
Сульфид – ион в слабокислой среде осаждает ионы кадмия из раствора в виде осадка желтого цвета:
CdCl 2 + Na 2 S = CdS↓ + 2NaCl
Cd 2+ + S 2- = CdS↓
1. Приведите примеры катионов и анионов, которые могут быть обнаружены с помощью окислительно-восстановительных реакций.
2. Какие ионы образуют окрашенные комплексные соединения: Cu 2+ ; Cu + ; Fe 2+ ; Fe 3+ ; Co 3+ ; Zn 2+ ; Ag + ?
3. Присутствие каких ионов может быть обнаружено по образованию летучих веществ: SO ; SO ; CO ; PO ; Na + ; NH ?
4. Как доказать наличие ионов Сu 2+ и Ag + в одном растворе?
Лабораторная работа № 3 (4 ч.)
Тема: Карбонаты. Жесткость воды (постоянная и временная).
Цель: ознакомиться со способами устранения временной и постоянной жесткости воды.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Присутствие в воде ионов Са 2+ и Мg 2+ обуславливает так называемую жёсткость воды. Жёсткая вода вызывает повышенный расход мыла, поскольку при взаимодействии солей кальция и магния с мылом образуются нерастворимые осадки:
2С 17 Нз 5 СООNа+ Са(НСО 3) 2 = 2NаНСОз + (С 17 Н 35 СОО) 2 Са¯
На стенках паровых котлов жёсткая вода образует накипь, обладающую плохой теплопроводностью. Кроме того, накипь способствует коррозии стенок котлов. В жёсткой воде плохо разваривается мясо, овощи, плохо заваривается чай. Очень жёсткая вода не пригодна для питья. Условная классификация воды по уровню жёсткости приведена в табл. 3.
2. Качественная реакция на алкены.
Чтобы убедиться в наличии алкена, нужно пропустить его в раствор перманганата калия
(реакция Вагнера)
. В ходе реакции раствор обесцветится, выпадает бурый диоксид марганца MnO
2
(реакция на примере этилена):
3C
2
H
4
+ 2KMnO
4
+ 4H
2
O --> 3CH
2
OH-CH
2
OH + 2KOH + 2MnO
2
↓
Так же, алкены обесцвечивают бромную воду:
C
2
H
4
+ Br
2
--> C
2
H
4
Br
2
Бромная вода обесцвечивается, образуется дибромпроизводное.
3. Качественная реакция на алкины. Алкины можно выявить и по реакции Вагнера или с помощью бромной воды:
3C
2
H
2
+ 8KMnO
4
--> 3KOOC-COOK + 8MnO
2
↓ + 2KOH + 2H2O
C
2
H
2
+ 2Br
2
--> C
2
H
2
Br
4
Алкины с тройной связью
у крайнего атома углерода
реагируют с аммиачным раствором оксида серебра (гидроксид диаминсеребра (I))
(реактив Толленса)
:
C
2
H
2
+ 2OH ---> Ag
2
C
2
↓ + 4NH
3
+ 2H
2
O
Получившийся ацетиленид серебра (I) выпадает в осадок.
Алкины, у которых тройная связь в середине (R-C-=C-R) в эту реакцию
не
вступают.
Такая способность алкинов - замещать протон на атом металла, подобно кислотам - обусловлено тем, что атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации и электроотрицательность атома углерода в таком состоянии такая же, как у азота. Вследствие этого, атом углерода сильнее обогощается электронной плотностью и протон становится подвижным.
4. Качественная реакция на альдегиды.
Одна из самых интересных качественных реакций в органической химии - на альдегиды, предназначена исключительно для выявления соединений, содержащих альдегидную группу. К альдегиду приливают аммиачный раствор оксида серебра, реакция идет при нагревании:
CH
3
-CHO + 2OH -t-> CH
3
-COOH + 2Ag↓ + 4NH
3
+ H
2
O
Если опыт проведен грамотно, то выделяющееся серебро покрывает колбу ровным слоем, создавая эффект зеркала. Именно поэтому реакция называется
реакцией серебряного зеркала.
Примечание: реакцией серебряного зеркала также можно выявить метановую (муравьиную) кислоту HCOOH. При чем тут кислота, если мы говорим про альдегиды? Все просто: муравьиная кислота - единственная из карбоновых кислот, содержащая одновременно альдегидную и карбоксильную группы:
В ходе реакции метановая кислота окисляется до угольной, которая разлагается на углекислый газ и воду:
HCOOH + 2OH -t-> CO
2
+ 2H
2
O + 4NH
3
+ 2Ag↓
Помимо реакции серебряного зеркала существует также реакция с гидроксидом меди (II) Cu(OH)
2
. Для этого к свежеприготовленному гидроксиду меди (II) добавляют альдегид и нагревают смесь:
CuSO
4
+ 2NaOH --> Na
2
SO
4
+ Cu(OH)
2
↓
CH
3
-CHO + 2Cu(OH)
2
-t-> CH
3
-COOH + Cu
2
O↓ + 2H
2
O
Выпадает оксид меди (I) Cu
2
O - осадок красного цвета.
Еще один метод определения альдегидов - реакция с щелочным раствором тетраиодомеркурата (II) калия, известный нам из предыдущей статьи как реактив Несслера:
CH
3
-CHO + K
2
+ 3KOH --> CH
3
-COOK + Hg↓ + 4KI + 2H
2
O
При добавлении альдегида к раствору фуксинсернистой кислоты раствор окрашивается в светло-фиолетовый цвет.
5. Качественные реакции на спирты. Спирты по количеству гидроксильных групп бывают одно-, двух-, многоатомными. Для одно- и многоатомных реакции различны.
Качественные реакции на одноатомные спирты:
Простейшая качественная реакция на спирты - окисление спирта оксидом меди. Для этого пары спирта пропускают над раскаленным оксидом меди. Затем полученный альдегид улавливают фуксинсернистой кислотой, раствор становится фиолетовым:
CH
3
-CH
2
-OH + CuO -t-> CH
3
-CHO + Cu + H
2
O
Спирты идентифицируются пробой Лукаса - конц. раствор соляной кислоты и хлорида цинка. При пропускании вторичного или третичного спирта в такой раствор образуется маслянистый осадок соответствующего алкилхлорида:
CH
3
-CHOH-CH
3
+ HCl -ZnCl
2
-> CH
3
-CHCl-CH
3
↓ + H2O
Первичные спирты в реакцию не вступают.
Еще одним известным методом является иодоформная проба:
CH
3
-CH
2
-OH + 4I
2
+ 6NaOH --> CHI
3
↓ + 5NaI + HCOONa + 5H
2
O
Качественные реакции на многоатомные спирты.
Наиболее известная качественная реакция на многоатомные спирты - взаимодействие их с гидроксидом меди (II). Гидроксид растворяется, образуется хелатный комплекс темно-синего цвета. Обратите внимание на то, что в отличии от альдегидов многоатомные спирты реагируют с гидроксидом меди (II) без нагревания. К примеру, при приливании глицерина образуется глицерат меди (II):
6. Качественные реакции на карбоновые кислоты.
На карбоновые кислоты обычно подчеркивают образование цветных осадков с тяжелыми металлами. Но наиболее осуществимая качественная реакция на метановую кислоту HCOOH. При добавлении концентрированной серной кислоты H
2
SO
4
к раствору муравьиной кислоты образуется угарный газ и вода:
HCOOH -H
2
SO
4
-> CO + H
2
O
Угарный газ можно поджечь. Горит синем пламенем:
2CO + O
2
-t-> 2CO
2
Из многоосновных кислот рассмотрим качественную реакцию на щавелевую H
2
C
2
O
4
(HOOC-COOH). При добавлении к раствору щавелевой кислоты раствор соли меди (II) выпадет осадок оксалата меди (II):
Cu
2+
+ C
2
O
4
2-
--> CuC
2
O
4
↓
Щавелевая кислота также, как и муравьиная, разлагается концентрированной серной кислотой:
H
2
C
2
O
4
--H
2
SO
4
-> CO + CO
2
+ H
2
O
7. Качественные реакции на амины.
На амины качественных реакций нет (за исключением анилина). Можно доказать наличие амина окрашиванием лакмуса в синий цвет. Если же амины нельзя выявить, то можно различить первичный амин от вторичного путем взаимодействия с азотистой кислотой HNO
2
. Для начала нужно ее приготовить, а затем добавить амин:
NaNO
2
+ HCl --> NaCl + HNO
2
Первичные дают азот N
2
:
CH
3
-NH
2
+ HNO
2
--> CH
3
-OH + N
2
+ H
2
O
Вторичные - алкилнитрозоамины - вещества с резким запахом (на примере диметилнитрозоамина):
CH
3
-NH-CH
3
+ HNO
2
--> CH
3
-N(NO)-CH
3
+ H
2
O
Третичные амины в мягких условиях с HNO 2 не реагируют.
Анилин образует осадок при добавлении бромной воды:
C
6
H
5
NH
2
+ 3Br
2
--> C6H
2
NH
2
(Br)
3
↓ + 3HBr
Анилин также можно обнаружить по сиреневой окраске при добавлении хлорной извести.
8. Качественные реакции на фенол. Фенол лучше всего обнаруживает хлорид железа (III) - образуется фиолетовое окрашивание раствора. Это лучший метод обнаружения фенола, т.к. реакция очень чувствительна.
Также фенол наряду с анилином дает осадок желтоватого цвета при пропускании в водный раствор брома - 2,4,6 - трибромфенол:
C
6
H
5
OH + 3Br
2
--> C
6
H
2
OH(Br)
3
↓ + 3HBr
Фенолы дают фенол-альдегидные смолы при реакции с альдегидом в кислой среде. При этом образуются мягкие пористые массы фенол-альдегидных смол (реакция поликонденсации) .
9. Качественная реакция на алкилхлориды. Вещества, содержащие хлор, могут окрашивать пламя в зеленый цвет. Для этого нужно обмакнуть медную проволоку в алкилхлориде и поднести к пламени (проба Бельштейна) .
10. Качественная реакция на углеводы.
Большинство углеводов имеют альдегидные и гидроксильные группы, поэтому для них характерны все реакции альдегидов и многоатомных спиртов.
Существует способ, который помогает различить глюкозу от фруктозы -
проба Селиванова
. Для того, чтобы различить эти углеводы, к ним приливают смесь резорцина и соляной кислоты. Реагирует со смесью фруктоза, при этом раствор окрашивается в малиновый цвет.
Крахмал в присутствии иода окрашивается в темно-синий цвет. При нагревании окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.
11. Качественная реакция на белки.
Белки выявляются в основном на реакциях, основанных на окрасках.
Ксантопротеиновая реакция.
Данная реакция обнаруживает ароматические аминокислоты, входящие в белки (на примере тирозина):
(OH)C
6
H
4
CH(NH
2
)COOH + HNO
3
--H
2
SO
4
--> (OH)C
6
H
3
(NO
2
)CH(NH
2
)COOH↓ + H2O - выпадает осадок желтого цвета.
(OH)C
6
H
3
(NO
2
)CH(NH
2
)COOH + 2NaOH ---> (ONa)C
6
H
3
(NO
2
)CH(NH
2
)COONa + H2O - раствор становится оранжевым.
Обнаружение серосодержащих аминокислот:
Белок + (CH
3
COO)
2
Pb -NaOH-> PbS↓ (осадок черного цвета).
Биуретовая реакция для обнаружения пептидной связи (CO-NH):
Белок + CuSO
4
+ NaOH --> красно-фиолетовое окрашивание.
Спецефический запах при горении:
Белок --обжиг--> запах паленой шерсти.
Вещество, функциональная группа | Реактив | Схема реакции | |
Непредельные углеводороды (алкены, алкины, диены), кратные связи | р-р KMnO 4 (розовый) | СН 2 =СН 2 + Н 2 О + КMnO 4 → КОН + MnO 2 ↓+ СН 2 (ОН)-СН 2 (ОН) | обесцвечивание р-ра |
р-р I 2 (бурый) | СН 2 =СН-CН 3 + I 2 → СН 2 (I)-СН(I)-CH 3 | обесцвечивание р-ра |
|
р-р Br 2 (желтый) | СН 2 =СН 2 + Br 2 → СН 2 (Br)-СН 2 (Br) | обесцвечивание р-ра |
|
Ацетилен | аммиачный р-р Ag 2 O | CH ≡ СН + OH → AgC≡CAg↓ + NH 3 + H 2 O | образование осадка (ацетиленид серебра) белого цвета (взрывоопасен) |
Бензол | нитрующая смесь HNO 3 + H 2 SO 4 | t 0 C, H 2 SO 4 (конц.) | образование тяжелой жидкости светло-желтого цвета с запахом горького миндаля |
Толуол | р-р KMnO 4 (розовый) | C 6 Н 5 -СН 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 → C 6 Н 5 -COOH + H 2 O + K 2 SO 4 + MnSO 4 | обесцвечивание р-ра |
Фенол (карболовая кислота) | р-р FeCl 3 (светло-желтый) | C 6 Н 5 OH + FeCl 3 → (C 6 Н 5 O) 3 Fe + HCl | |
насыщенный р-р Br 2 (бромная вода) | C 6 Н 5 OH + 2Br 2 → C 6 Н 2 Br 3 OH↓ + HBr | образование белого осадка со специфическим запахом |
|
Анилин (аминобензол) | р-р хлорной извести CaOCl 2 (бесцветный) | окрашивание р-ра в фиолетовый цвет |
|
Этанол | насыщенный р-р I 2 + р-р NaOH | C2H5OH + I 2 + NaOH → CHI 3 ↓ + HCOONa + NaI + H 2 O | образование мелкокристаллического осадка СНI 3 светло-желтого цвета со специфическим запахом |
CuO (прокаленная медная проволока) | C 2 H 5 OH + CuO → Cu↓ + CH 3 -CHO + H 2 O | выделение металлической меди, специфический запах ацетальдегида |
|
Гидроксогруппа (спирты, фенол, гидроксикислоты) | Металлический Na | R-OH + Na → R-O-Na + + H 2 | выделение пузырьков газа (Н 2), образование бесцветной студенистой массы |
Эфиры (простые и сложные) | Н 2 О (гидролиз) в присутствии NaOH при нагревании | CH 3 -C(O)-O-C 2 H 5 + H 2 O ↔ CH 3 COOH + C 2 H 5 OH | специфический запах |
Многоатомные спирты, глюкоза | Свежеосажденный гидроксид меди (II) в сильно щелочной среде | ярко-синее окрашивание р-ра |
|
Карбонильная группа – СНО (альдегиды, глюкоза) | Аммиачный р-р Ag 2 O | R-CHO + OH → R-COOH + Ag↓ + NH 3 + H 2 O | образование блестящего налета Ag («серебряное зеркало») на стенках сосудов |
Свежеосажденный Сu(OH) 2 | R-CHO + Cu(OH) 2 → R-COOH + Cu 2 O↓ + H 2 O | ||
окрашивание р-ра в розовый цвет |
|||
R-COOH + Na 2 CO 3 → R-COO-Na+ + H 2 O + CO 2 | выделение СО 2 |
||
спирт +H 2 SO 4 (конц.) | R-COOH + HO-R 1 ↔ RC(O)OR 1 + H 2 O | специфический запах образующегося сложного эфира |
|
Муравьиная кислота | Свежеосажденный Сu(OH) 2 | HCOOH + Cu(OH) 2 → Cu 2 O↓ + H 2 O + CO 2 | образование красного осадка Сu 2 O |
Аммиачный р-р Ag 2 O | HCOOH + OH → Ag↓ + H 2 O + CO 2 | «серебряное зеркало» на стенках сосуда |
|
Олеиновая кислота | р-р KMnO 4 (розовый) или I 2 (бурый) или Br 2 (желтый) | C 17 H 33 COOH + KMnO 4 + H 2 O → C 8 H 17 -CH(OH)-CH(OH)-(CH 2) 7 -COOH + MnO 2 ↓ + KOH | обесцвечивание р-ра |
Ацетаты (соли уксусной кислоты) | CH 3 COONa + FeCl 3 → (CH 3 COO) 3 Fe + NaCl | окрашивание р-ра в красно-бурый цвет |
|
Стеарат натрия (мыло) | Н 2 О (гидролиз) + фенолфталеин | C 17 H 35 COONa + H 2 O ↔ C 17 H 35 OOH↓ + NaOH | окрашивание р-ра в малиновый цвет |
насыщенный р-р соли кальция | C 17 H 35 COONa + Ca 2+ ↔ (C 17 H 35 COO) 2 Ca↓ + Na + | образование серого осадка |
|
Концентрированная неорганическая кислота | C 17 H 35 COONa + H + ↔ C 17 H 35 5COOH↓ + Na + | образование белого осадка |
|
Белок | реакция горения | запах «паленого», жженых перьев |
|
НNO 3 (конц.);t, °С | ксантопротеиновая реакция (происходит нитрование бензольных колец в молекуле белка) |
|
|
Свежеосажденный Сu(OH) 2 | биуретовая реакция (образуется комплексное соединение) | сине-фиолетовое окрашивание р-ра |
Катион | Реактив | Реакция | Характерные признаки |
Лакмус | Красное
окрашивание |
||
Растворимые сульфаты, серная кислота. | Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ | Белый
мелкодисперсный осадок BaSO 4 , нерастворимый в H 2 O и HNO 3 . |
|
Растворимые хлориды, соляная кислота | Ag + + Cl - = AgCl↓ | Белый творожистый осадок AgCl, нерастворимый в H 2 O и HNO 3 |
|
Раствор щелочи, нагревание, влажная фильтровальная бумажка, пропитанная лакмусом или фенолфталеином; палочка, смоченная HCl(конц) | NH 4+ + OH - = NH 4 OH (NH 3 + HO 2) | Специфический запах аммиака. Изменение окраски бумажки. Палочка, смоченная HCl(конц) «дымит» |
|
Растворы щелочи, кислоты | Al 3+ + 3OH - = Al(OH) 3 ↓ | Белый осадок Al(OH) 3 , растворимый в кислоте в избытке щелочи |
|
Растворы щелочи, кислоты | Zn 2+ + 2OH - = Zn(OH) 2 ↓ | Белый осадок Zn(OH) 2 , растворимый в кислоте в избытке щелочи |
|
Раствор щелочи | Mg 2+ + 2OH - = Mg(OH) 2 ↓ | Белый осадок Mg(OH) 2 , нерастворимый в избытке щелочи |
|
Растворы щелочи, кислоты | Cr 3+ + 3OH - = Cr(OH) 3 ↓ | Cеро-зеленый осадок Cr(OH) 3 , растворимый в кислоте в избытке щелочи |
|
Раствор красной кровяной соли K 3 | 3Fe 2+ +2 3- = Fe 3 2 ↓ | Образование турнбулевой сини Fe 3 2 |
|
Раствор роданида аммония NH 4 CNS | Fe 3+ + 3CNS - = Fe(CNS) 3 | Кроваво-красное окрашивание раствора Образование берлинской лазури Fe 4 3 |
|
Раствор щелочи с последующим нагреванием | Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2 ↓ | Ярко-голубой студенистый осадок, нерастворимый в избытке щелочи, разлагающийся при нагревании на черный осадок CuO и воду |
Синее окрашивание |
|||
Фенолфталеин | Малиновое окрашивание |
||
Метилоранж | Желтое окрашивание |
||
Ag + + Cl - = AgCl↓ | Белый творожистый |
||
Раствор нитрата серебра AgNO 3 | Ag + + Br - = AgBr↓ | Светло-желтый осадок, нерастворимый в H 2 O и HNO 3 |
|
Раствор нитрата серебра AgNO 3 | Ag + + I - = AgI↓ | Желтый осадок, нерастворимый в H 2 O и HNO 3 |
|
Концентрированная серная кислота и медная стружка при нагревании | H 2 SO 4 + 2NH 4 NO 3 =(NH 4) 2 SO 4 + 2HNO 3 | Бурый газ (NO 2), голубая окраска раствора |
|
Раствор соли бария | Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ | Белый мелкодисперсный осадок, нерастворимый в H 2 O и HNO 3 |
|
2H + + SO 3 2- = H 2 SO 3 | Газ с резким специфическим запахом |
||
Раствор соли свинца | Pb 2+ + S 2- = PbS↓ | Черно-бурый осадок |
|
Cильная кислота | 2H + + CO3 2- = H 2 CO 3 | Газ без цвета и запаха , не поддерживает горение |
|
H + + HCO 3 - = H 2 O + CO 2 |
|||
Раствор нитрата серебра в слабощелочной среде | 3Ag + + PO 4 3- = Ag 3 PO 4 ↓ | Желтый осадок, растворимый в HNO 3 |
|
HPO 4 3- | 3Ag + + HPO 4 2- = Ag 3 PO 4 ↓ +H + |
||
H 2 PO 4 - | 3Ag + + H 2 PO 4 - = Ag 3 PO 4 +2H + |
Вещество | Реактив | Реакция | Характерные признаки |
О 2 (сжигание) | 2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О | Запотевание холодного предмета |
|
С (тлеющая лучинка) | С + О 2 = СО 2 | Вспышка |
|
Бумажка, пропитанная крахмальным клейстером и раствором иодида калия | 2KI + Cl 2 = 2KCl + I 2 ↓ | Посинение бумажки |
|
Крахмальный клейстер | Синее окрашивание |
||
Известковая вода | Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 ↓+ Н 2 О | Помутнение раствора |
|
Хлороводород | NH 3 + HCl = NH 4 Cl | Белый дым. Специфический запах NH 3 , образование белого дыма (NH 4 Cl) |
Все соединения щелочных металлов определяют по цвету пламени.
1. Качественные реакции на катионы.
1.1. Качественные реакции на катионы щелочных металлов (Li + , Na + , K + , Rb + , Cs +).
Обнаружить катионы щелочных металлов можно при внесении небольшого количества соли в пламя горелки. Тот или иной катион окрашивает пламя в соответствующий цвет:
Li + - темно-розовый.
Na + - желтый.
K + - фиолетовый.
Rb + - красный.
Cs + - голубой.
Катионы так же можно обнаружить и с помощью химических реакций. При сливании раствора соли лития с фосфатами образуется нерастворимый в воде, но растворимый в конц. азотной кислоте, фосфат лития:
3Li + + PO4 3- = Li 3 PO 4 ↓
Li 3 PO 4 + 3HNO 3 = 3LiNO 3 + H 3 PO 4
Катионы K + и Rb + можно выявить добавлением к растворам их солей кремнефтористой кислоты H 2 или ее солей - гексафторсиликатов:
2Me + + 2- = Me 2 ↓ (Me = K, Rb)
Они же и Cs + осаждаются из растворов при добавлении перхлорат-анионов:
Me + + ClO 4 - = MeClO 4 ↓ (Me = K, Rb, Cs).
1.2. Качественные реакции на катионы щелочно-земельных металлов (Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+).
Катионы щелочно-земельных металлов можно выявить двумя способами: в растворе и по окраске пламени. Кстати, к щелочно-земельным относятся кальций, стронций, барий.
Окраска пламени:
Ca 2+ - кирпично-красный.
Sr 2+ - карминово-красный.
Ba 2+ - желтовато-зеленый.
Реакции в растворах. Катионы рассматриваемых металлов имеют общую особенность: их карбонаты и сульфаты нерастворимы. Катион Ca 2+ предпочитают выявлять карбонат-анионом CO 3 2- :
Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 ↓
Который легко растворяется в азотной кислоте с выделением углекислого газа:
2H + + CO 3 2- = H 2 O + CO 2
Катионы Ba 2+ , Sr 2+ предпочитают выявлять сульфат-анионом с образованием сульфатов, нерастворимых в кислотах:
Sr 2+ + SO 4 2- = SrSO 4 ↓
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓
1.3. Качественные реакции на катионы свинца (II) Pb 2+ , серебра (I) Ag + , ртути (I) Hg + , ртути (II) Hg 2+ .
Рассмотрим их на примере свинца и серебра.
Эта группу катионов объединяет одна общая особенность: они образуют нерастворимые хлориды. Но катионы свинца и серебра можно выявить и другими галогенидами.
Качественная реакция на катион свинца - образование хлорида свинца (осадок белого цвета), либо образование иодида свинца (осадок ярко - желтого цвета):
Pb 2+ + 2I - = PbI 2 ↓
Качественная реакция на катион серебра - образование белого творожистого осадка хлорида серебра, желтовато-белого осадка бромида серебра, образование желтого осадка иодида серебра:
Ag + + Cl - = AgCl↓
Ag + + Br - = AgBr↓
Ag + + I - = AgI↓
Как видно из выше изложенных реакций, галогениды серебра (кроме фторида) нерастворимы, а бромид и иодид имеют окраску. Но отличительная черта их не в этом. Данные соединения разлагаются под действием света на серебро и соответствующий галоген, что также помогает их идентифицировать.
Поэтому часто емкости с этими солями испускают запахи. Также при добавлении к данным осадкам тиосульфата натрия происходит растворение:
AgHal + 2Na 2 S 2 O 3 = Na 3 + NaHal, (Hal = Cl, Br, I).
То же самое произойдет при добавлении жидкого аммиака или его конц. раствора. Растворяется только AgCl. AgBr и AgI в аммиаке практически нерастворимы
:
AgCl + 2NH 3 = Cl
Существует также еще одна качественная реакция на катион серебра - образование оксида серебра черного цвета при добавлении щелочи:
2Ag + + 2OH - = Ag 2 O↓ + H 2 O
Это связано с тем, что гидроксид серебра при нормальных условиях не существует и сразу же распадается на оксид и воду.
1.4. Качественная реакция на катионы алюминия Al 3+ , хрома (III) Cr 3+ , цинка Zn 2+ , олова (II) Sn 2+ .
Данные катионы объединены образованием нерастворимых оснований, легко переводимых в комплексные соединения. Групповой реагент - щелочь.
Al 3+ + 3OH - = Al(OH) 3 ↓ + 3OH - = 3-
Cr 3+ + 3OH - = Cr(OH) 3 ↓ + 3OH - = 3-
Zn 2+ + 2OH - = Zn(OH) 2 ↓ + 2OH- = 2-
Sn 2+ + 2OH- = Sn(OH) 2 ↓ + 2OH - = 2-
Не стоит забывать, что основания катионов Al 3+ , Cr 3+ и Sn 2+ не переводятся в комплексное соединение гидратом аммиака. Этим пользуются, чтобы полностью осадить катионы. Zn 2+ при добавлении конц. раствора аммиака сначала образует Zn(OH) 2 , а при избытке аммиак способствует растворению осадка:
Zn(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2
1.5. Качественная реакция на катионы железа (II) и (III) Fe 2+ , Fe 3+ .
Данные катионы также образуют нерастворимые основания. Иону Fe 2+ отвечает гидроксид железа (II) Fe(OH) 2 - осадок белого цвета. На воздухе сразу покрывается зеленым налетом, поэтому чистый Fe(OH) 2 получают в атмосфере инертых газов либо азота N 2 .
Катиону Fe 3+ отвечает метагидроксид железа (III) FeO(OH) бурого цвета. Примечание: соединения состава Fe(OH) 3 неизвестно (не получено). Но все же большинство придерживаются записи Fe(OH) 3 .
Качественная реакция на Fe 2+ :
Fe 2+ + 2OH - = Fe(OH) 2 ↓
Fe(OH) 2 будучи соединением двухвалентного железа на воздухе неустойчиво и постепенно переходит в гидроксид железа (III):
4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3
Качественная реакция на Fe 3+ :
Fe 3+ + 3OH - = Fe(OH) 3 ↓
Еще одной качественной реакцией на Fe 3+ является взаимодействие с роданид-анионом SCN - , при этом образуется роданид железа (III) Fe(SCN) 3 , окрашивающий раствор в темно-красный цвет (эффект «крови»):
Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3
Роданид железа (III) легко «разрушается» при добавлении фторидов щелочных металлов:
6NaF + Fe(SCN) 3 = Na 3 + 3NaSCN
Раствор становится бесцветным.
Очень чувствительная реакция на Fe 3+ , помогает обнаружить даже очень незначительные следы данного катиона.
1.6. Качественная реакция на катион марганца (II) Mn 2+ .
Данная реакция основана на жестком окислении марганца в кислой среде с изменением степени окисления с +2 до +7. При этом раствор окрашивается в темно-фиолетовый цвет из-за появления перманганат-аниона. Рассмотрим на примере нитрата марганца:
2Mn(NO 3) 2 + 5PbO 2 + 6HNO 3 = 2HMnO 4 + 5Pb(NO 3) 2 + 2H 2 O
1.7. Качественная реакция на катионы меди (II) Cu 2+ , кобальта (II) Co 2+ и никеля (II) Ni 2+ .
Особенность этих катионов в образовании с молекулами аммиака комплексных солей - аммиакатов:
Cu 2+ + 4NH 3 = 2+
Аммиакаты окрашивают растворы в яркие цвета. К примеру, аммиакат меди окрашивает раствор в ярко-синий цвет.