Методы качественного анализа базируются на ионных реакциях, которые позволяют идентифицировать элементы в форме тех или иных ионов. В ходе реакций образуются труднорастворимые соединения, окрашенные комплексные соединения, происходит окисление или восстановление с изменением цвета раствора.
Для идентификации с помощью образования труднорастворимых соединений используют как групповые, так и индивидуальные осадители. Групповыми осадителями для ионов Ag + , Pb 2+ , Hg 2+ служит NaCl; для катионов Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ - (NH 4) 2 CO 3 , для ионов Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ - (NH 4) 2 S.
Имеется много органических и неорганических реагентов, образующих осадки или окрашенные комплексные соединения с катионами (таблица):
| Реагент | Формула | Катион | Продукт реакции |
| Ализарин | C 14 H 6 O 2 (OH) 2 | Al 3+ | Ярко-красный осадок |
| Бензидин | C 12 H 8 (NH 2) 2 | Cr 6+ , Mn 7+ | Соединение синего цвета |
| Гексагидроксостибиат калия | K | Na + | Белый осадок |
| Гексанитрокобальтат натрия | Na 3 Co(NO 2) 6 | K + | Желтый осадок |
| Гексацианоферат (II) калия | K 4 | Fe 3+ | Темно-синий осадок |
| α-Диметилглиоксим | С 4 N 2 H 8 O 2 | Cu 2+ | Красно-бурый осадок |
| Дипикриламин | 2 NH | Ni 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ | Ярко-красный осадок |
| Дитизон в хролоформе | C 13 H 12 N 4 S | K + | Оранжево-красный осадок |
| Дихромат калия | K 2 Cr 2 O 7 | Zn 2+ | Малиново-красный раствор |
| Магнезон ИРЕА | C 16 H 10 O 5 N 2 SClNa | Ca 2+ | Оранжевый осадок |
| Мурексид | C 8 H 6 N 6 O 6 | Mg 2+ | Ярко-красный раствор |
| Родамин Б | C 24 H 21 O 3 N 2 Cl | Ca 2+ | Красный раствор |
| Хромоген черный | C 20 H 13 O 7 N 3 S | Sr 2+ , Ba 2+ - Mg 2+ | Фиолетовый раствор Синий раствор Вино-красный раствор |
Летучие соединения металлов окрашивают пламя горелки в тот или иной цвет. Поэтому, если внести изучаемое вещество на платиновой или нихромовой проволоке в бесцветное пламя горелки, то происходит окрашивание пламени в присутствии в веществе тех или иных элементов, например, в цвета: ярко-желтый (натрий), фиолетовый (калий), кирпично-красный (кальций), карминово-красный (стронций), желто-зеленый (медь, бор), бледно-голубой (свинец, мышьяк).
Анионы обычно классифицируют по растворимости солей, либо по окислительно-восстановительным свойствам. Так многие анионы (SO 4 2 - , SO 3 2 - , CO 3 2 - , SiO 3 2 - , F - , PO 4 3 - , CrO 4 2 - и др.) имеют групповой реагент BaCl 2 в нейтральной или слабокислой среде, так как соли бария и этих анионов мало растворимы в воде. Групповым реагентом в растворе HNO 3 на ионы Cl - , Br - , I - , SCN - S 2 - , ClO - , 4 - и др. служит AgNO 3 . Как и для катионов, имеются реагенты на те или иные анионы (таблица):
Классификация анионов по окислительно-восстановительным свойствам приведена в таблице:
Химическая идентификация вещества базируется в основном на реакциях осаждения, комплексообразования, окисления и восстановления, нейтрализации, при которых происходит выпадение окрашенного осадка, изменение цвета раствора или выделение газообразных веществ.
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА КАТИОНЫ
Катион
Воздействие или реактив
Признаки
Li +
Пламя
Na +
Пламя
Желтое окрашивание
К +
Пламя
Фиолетовое окрашивание
Са 2+
Пламя
Кирпично-красное окрашивание
Sr 2+
Пламя
Карминово-красное окрашивание
Ва 2+
S0 4 2-
Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах: Ва 2+ + S0 4 2- BaS0 4
Пламя
Желто-зеленое окрашивание
Сu 2+
Вода
Гидратированные ионы Сu 2+ имеют голубую окраску
ОН -
Осадок голубого цвета Сu 2+ +2ОН - → Сu (OH ) 2 ↓
РЬ 2+
S 2-
Аg+
Cl -
Выпадение белого осадка; не растворимого в HNO 3 , но растворимого в конц.
NH 3 Н 2 0:
Аg+ +Cl - AgCl
Fe 2+
гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K 3
Выпадение синего осадка:
К + + Fe 2+ + 3- KFe 4
3Fe 2+ +2 3- Fe 3 2
ОН -
Объемный хлопьевидный осадок белого(светло-зеленого) цвета, буреющий на воздухе в результате окисления Fe 2+ +2ОН - → Fe(OH ) 2 ↓
Fe 3+
гексацианоферрат (II) калия (желтая
кровяная соль)
K 4
Выпадение синего осадка:
К+ + Fe 3+ + 4- KFe
4Fe 3+ + 3 4- Fe 4 3
роданид-ион
NCS -
Появление ярко-красного окрашивания Fe 3+ +3NCS - =Fe (NCS ) 3
ОН -
Объемный хлопьевидный осадок бурого цвета Fe 3+ +3ОН - → Fe(OH ) 3 ↓
Al 3+
щелочь (амфотерные свойства гидроксида)
Выпадение объемного осадка белого цвета, растворяющийся в избытке щелочи и растворах кислот Al 3+ +3ОН - → Al(OH ) 3 ↓
Zn 2+
ОН -
Выпадение объемного осадка белого цвета, растворяющийся в избытке щелочи и растворах кислот Zn 2+ +2ОН - → Zn(OH ) 2 ↓
NH 4 +
щелочь, нагревание
Запах аммиака: NH 4 + + ОН - NH 3 + Н 2 0
Н +
(кислая среда)
Индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый
красное окрашивание
красное окрашивание
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АНИОНЫ
Анион
Реактив
Признаки
S0 4 2-
Ва 2+ (растворимые соли бария)
Выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах:
Ва 2+ + S0 4 2- BaS0 4
N0 3 -
конц. H 2 S O 4 и Си
Образование голубого раствора, содержащего ионы Сu
2+
, выделение газа бурого цвета (NO
2
)
Cu
+
4H
N
O
3
Cu
(NO
3
)
2
+ 2NO
2
+ 2Н
2
0
РО 4 3-
ионы Ag +
Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде: ЗАg+ + Р0 4 3- Аg 3 Р0 4
СrO 4 2-
ионы Ва 2+
Выпадение желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCI: Ва 2+ + СrO 4 2- BaCr0 4
S 2-
ионы РЬ 2+
Выпадение черного осадка: Pb 2+ + S 2- PbS
Н + (растворы кислот)
Выделение газа с запахом тухлых яиц 2H + + S 2- → H 2 S
СО 3 2-
ионы Н +
Выделение газа 2Н + + СO 3 2- Н 2 0 + С0 2
ионы Са 2+
выпадение белого осадка, растворимого в
кислотах: Са 2+ + С0 3 2- = СаСОз
SO 3 2-
ионы Н +
Появление характерного запаха S0 2: 2Н + + SO 3 2- Н 2 0 + S0 2
Si O 3 2-
ионы Н +
Выпадение студенистого осадка 2Н + + Si O 3 2- H 2 SiO 3 ↓
F -
ионы Са 2+
Выпадение-белого осадка: Са 2+ + 2F - CaF 2
Cl -
ионы Аg +
Выпадение белого осадка, не растворимого в HN03, но растворимого в конц. NH 3 Н 2 0: Аg + +CI - AgCl
AgCI + 2(NH 3 Н 2 0) + + CI - + 2Н 2 О
Br -
ионы Аg +
Выпадение светло-желтого осадка, не растворимого в HN0 3: Ag + + Br - = AgBr осадок темнеет на свету
I -
ионы Аg +
Выпадение желтого осадка, не растворимого в HNO 3 и NH 3 конц.: Аg+ + I - АgI осадок темнеет на свету
ОН -
(щелочная среда )
индикаторы: лакмус
фенолфталеин
синее окрашивание,
малиновое окрашивание
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Вещество
Реагент
Признаки протекания реакции
CO 2 газ без цвета и запаха, не ядовит, растворим в воде
известковая вода Са(ОН) 2
Са(ОН) 2 + С0 2 СаСО 3 + Н 2 0, СаСО 3 + С0 2 + Н 2 0 Са(НС0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. С0 2
баритовая вода Ba (OH ) 2
B а(ОН) 2 + С0 2 BаСО 3 + Н 2 0, BаСО 3 + С0 2 + Н 2 0 Bа(НС0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. С0 2
SO 2 газ без цвета, с резким запахом, ядовит, растворим в воде
известковая вода Са(ОН) 2
Са(ОН) 2 + S 0 2 СаSО 3 + Н 2 0, СаSО 3 + S 0 2 + Н 2 0 Са(НS0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. S0 2
баритовая вода Ba (OH ) 2
B а(ОН) 2 + S0 2 BаSО 3 + Н 2 0, BаSО 3 + S0 2 + Н 2 0 Bа(НS0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. S0 2
H 2 S газ без цвета, с запахом тухлых яиц, ядовит, растворим в воде
Растворимые соли Pb 2+ , Cu 2+ , Ag +
Образуются осадки черного цвета, нерастворимые в растворах кислот, которые растворяются при нагревании в конц. HNO 3 Pb 2+ + H 2 S = PbS +2H +
Cu 2+ + H 2 S = CuS +2H +
2Ag + + H 2 S = Ag 2 S +2H +
NH 3 газ без цвета, с резким запахом, очень хорошо растворим в воде, ядовит
Н 2 0, индикаторы
Раствор аммиака (аммиачная вода, нашатырный спирт) окрашивает индикаторы: лакмус – в синий цвет, метилоранж – в желтый, фенолфталеин – в малиновый.
HCl (газ)
Образуется белый дым
NH 3 + HCl = NH 4 Cl
O 2 газ без цвета и запаха, мало растворим в воде
Тлеющая лучинка
Тлеющая лучинка загорается
C + O 2 = CO 2
Опыт 1. Обнаружение сульфат-ионов
В одну пробирку налейте 1-2 мл раствора сульфата натрия, а в другую - 1-2 мл раствора сульфата калия. В обе пробирки по каплям добавьте раствор хлорида бария. Объясните наблюдаемое.
Составьте уравнения электролитической диссоциации взятых солей и уравнение реакции обмена. Запишите полное и сокращённое ионные уравнения реакции.
Какие соединения могут служить реактивом на ионы бария Ва 2+ ?
В чём сущность обнаружения ионов с помощью реактива?
Опыт 2. Обнаружение хлорид-ионов Сl -
По таблице растворимости выясните, какие соли, содержащие хлорид-ион Сl - , нерастворимы (малорастворимы). При помощи имеющихся у вас реактивов докажите, что в растворе хлорида натрия присутствуют хлорид-ионы.
Составьте уравнения диссоциации солей, реакции обмена и полные и сокращённые ионные уравнения проведённых реакций.
Опыт 3. Обнаружение сульфат-ионов и хлорид-ионов Сl -
В двух пробирках содержатся растворы хлорида калия и сульфата магния. С помощью каких реакций можно доказать, что в одной пробирке находится раствор хлорида калия, а в другой - раствор сульфата магния?
Раствор из первой пробирки разделите пополам и перелейте в две пробирки. Прилейте в одну пробирку раствор нитрата свинца (II), в другую - раствор хлорида бария. В какой из пробирок выпал осадок? Какая из солей - КСl или MgSO 4 - содержится в первой пробирке?
Раствор из второй пробирки испытайте на присутствие аниона, не обнаруженного в первой пробирке. Для этого к испытуемому раствору прилейте раствор нитрата свинца (II). Объясните наблюдаемое.
Составьте уравнения реакций обмена проведённых вами реакций и полные и сокращённые ионные уравнения реакций обнаружения ионов.
Опыт 4
Проделайте реакции, подтверждающие качественный состав следующих веществ: а) хлорида бария; б) сульфата магния; в) карбоната аммония. Для выполнения этого опыта используйте таблицу 12.
Таблица 12
Определение ионов
«Типы химических связей» - Вещества с атомной кристаллической решеткой. ЭО атома, условная величина, характеризующая способность атома в молекуле притягивать электроны. Образование полярной и неполярной связи. Кристаллы твердые, тугоплавкие, без запаха, в воде нерастворимы. Если е - присоединяются – ион заряжается отрицательно.
«Степени окисления соединений» - Название. Составить формулы бинарных соединений. Положительная степень окисления. Оксид железа. Составить формулы веществ. Степень окисления. Бинарное соединение. Степени окисления элементов. Названия бинарных соединений. Определить степени окисления элементов в соединениях. Возможные отрицательные степени окисления.
«Ионная связь» - Проблемный вопрос: Путь к вершине химической пирамиды – ионная химическая связь в соединениях. Найдите выигрышный путь, который составляют вещества с ионной связью. Распределение ионов металлов в организме человека. Поиграйте в «крестики-нолики». Как атомы могут принимать устойчивые электронные конфигурации?
«Химия «Химическая связь»» - Ионная связь – это электростатическое притяжение между ионами. Параметры ковалентной связи. Ковалентная связь. Резких границ между разными видами химических связей нет. Водородная химическая связь. Два типа кристаллических решеток. Виды химической связи и типы кристаллических решеток. Число общих электронных пар равно числу связей между двумя атомами.
«Водородная связь» - Внутримолекулярная водородная связь. Электромагнитное излучение. 5)водородные связи способствуют образованию кристаллов в виде снежинок или измороси. Водородная связь. Особые свойства веществ, образованных межмолекулярной водородной связью. 1)между молекулами воды. Высокие температуры. Вибрации. 2)между молекулами аммиака.
«Виды химической связи» - I.Выпишите формулы веществ: 1.с К.Н.С. 2.с К.П.С. 3. с И.С. Определите вид химической связи. Какая реакция является окислительно-восстановительной? Окисление. Виды химической связи. Ионная решетка. Ионная. Определите в каком веществе степень окисления серы равна +4. Виды связи и типы решеток. Итог. Ионная связь.
Всего в теме 23 презентации