Якісні реакції
Такий розділ науки, як аналітична хімія, вивчає склад і структуру хімічних речовин. Він застосовується для дослідження невідомого сполуки або суміші. Якісний аналіз дозволяє визначити присутність або відсутність елементів або радикалів в хімічному з'єднанні, а кількісний аналіз включає в себе визначення змісту хімічної речовини в аналізованому зразку, тобто кількість складових суміш компонентів. Для якісного аналізу використовують характерні для певних елементів хімічні реакції, які легко виконати. Якісні реакції дозволяють спостерігати очікувані ефекти або відсутність їх.
Аналітична хімія займається розробкою нових і вдосконаленням існуючих методів аналізу, їх практичним застосуванням, а також вивченням теоретичних основ аналітичних процесів. Фахівці в цій галузі володіють хімічними, фізичними і фізико-хімічними методами аналізу. В основі багатьох з них лежать якісні реакції, які використовуються для виявлення радикалів і елементів, а також сполук, що входять до складу досліджуваних зразків. Для вивчення якісного і кількісного складу застосовуються:
- елементарний аналіз (визначається елементний склад) ;
- молекулярний аналіз (встановлюється будова хімічних сполук на молекулярному рівні) ;
- структурний аналіз (один з видів молекулярного аналізу, досліджує просторову будову атомів і молекул, їх молекулярні маси та емпіричні формули) ;
- функціональний аналіз (органічні сполуки вивчаються по функціональних групах).
Таким чином, можуть розпізнаватися як неорганічні, так і органічні сполуки. У присутності конкретних елементів може з'являтися або зникати забарвлення, виділятися або розчинятися осад, спостерігатися виділення бульбашок газу та інше. Якщо якісні реакції підібрані правильно, тобто селективна (виборчі) по відношенню до конкретного катиону або аниону, а також високочутливі (тобто поріг виявлення дозволяє встановлювати малі кількості), то підсумком буде достовірний результат - висновок про присутність або відсутність у зразку елемента чи речовини . В основі такого аналізу водних розчинів лежать відомі іонні якісні реакції.
Для неорганічних сполук вони часто протікають у водних розчинах, але у випадку з катіонами лужних металів виявлення проводять при внесенні сухих солей в середню (найгарячішу) частина полум'я спиртівки. Катіони літію (Li +) забарвлять полум'я в темно-рожевий колір. Катіони калію (K +) - у фіолетовий, натрію (Na +) - в жовтий, рубідію (Rb +) - в червоний, цезію (Cs +) - в блакитний. Якісні реакції на катіони можна проводити для солей барію: присутність катіонів барію (Ba2 +) встановлюється додаванням реактиву з сульфат-іонами (SO42-), так як утворився сульфат барію випаде в осад білого кольору, який не розчиняється у кислотах: Ba2 + + SO42- - BaSO4darr-. Присутність катіонів свинцю (Pb2 +) виявляються при впливі на водний розчин солі сульфідом (S2-), в результаті утворюється сульфід свинцю, який випадає у вигляді осаду чорного кольору: Pb2 + + S2- - PbSdarr-. Таких відомих якісних реакцій, як на катіони, так і на аніони дуже багато, і вони описані в аналітичній хімії.
Вибираючи якісні реакції для тестування зразка, корисно знати загальні правила розчинності хімічних сполук:
- Всі нітрати є розчинними.
- Практично всі солі калію, натрію і амонію розчиняються.
- Всі хлориди, броміди і йодиди розчинні, за винятком галогенідів срібла, ртуті (I) і свинцю (II).
- Всі сульфати розчинні, за винятком сульфатів барію, стронцію та свинцю (II), які є нерозчинними, і сульфатів кальцію і срібла, які є помірно розчинними.
- Всі карбонати, сульфіти і фосфати не розчиняються за винятком карбонатів, сульфітів і фосфатів калію, натрію і амонію.
- Всі сульфіди нерозчинні, за винятком сульфідів лужних металів, лужноземельних металів і амонію.
- Всі гідроксиди нерозчинні за винятком гідроксидів лужних металів. Гідроксиду стронцію, кальцію і барію помірно розчинні.
Такі органічні речовини, як алкани (граничні вуглеводні) або алкени (ненасичені вуглеводні) можна виявити за допомогою розчину перманганати калію, який в першому випадку не змінить своє забарвлення, так як парафінові вуглеводні з перманганатом на холоді не реагують. У другому випадку розчин знебарвиться через протікання реакції Вагнера (наприклад, з етиленом): 2KMnO4 + 3C2H4 + 4H2O - 2KOH + 3CH2OH-CH2OH + 2MnO2darr-. В результаті випадає осад двоокису марганцю, що має бурий колір. Білки є складними органічними сполуками, які забезпечують життєдіяльність будь-якого живого організму. Їх безліч, визначення їх має величезне практичне значення. Для цих цілей використовуються якісні реакції на білки, вони діляться на кольорові та іменні. З їх допомогою визначаються не самі білки, а амінокислоти, що входять до їх складу.