Существуют качественные реакции на катионы и качественные реакции на анионы. При протекании различных реакций на тот или иной катион или анион мы можем наблюдать различные изменения, то есть эффекты реакции.
С точки зрения наблюдаемых эффектов качественные реакции можно разделить на несколько групп:
- Выпадение осадка
HCl + AgNO3 = HNO3 + AgCl↓ выпадение белого осадка
- Выделение газа
2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2↑ выделение газа
- Растворение твердого вещества
ZnO↓ + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] растворение осадка
- Изменение (появление) окраски
FeCl3+KSCN=Fe(SCN)3+KCl тёмно-красный раствор
- Появление запаха
Na2S+HNO3=H2S↑+NaNO3 выделение газа с неприятным запахом тухлых яиц
- Окрашивание пламени
Na+ горит жёлтым цветом; Ca2+ горит кирпично-красным цветом
Ознакомимся подробнее с качественными реакциями на катионы
«Каждый катион можно обнаружить с помощью качественной реакции с использованием определённого реактива».
Рассмотрим примеры некоторых из них:
| Ион | Реактив | Реакция, эффекты реакции |
| H+ | Лакмус | Красный цвет раствора |
| Метиловый оранжевый | Розовый цвет раствора | |
| NH4+ | Раствор щёлочи, OH—, t | NH4++OH—=NH3↑+H2O Газ с резким запахом |
| Ag+ | Соляная кислота(HCl), раствор хлорида(Cl—) | Ag++Cl—=AgCl↓Белый осадок(творожистый) |
| Li+ | Пламя | Карминово-красный окрашивание |
| Na+ | Пламя | Жёлтое окрашивание |
| Ca2+ | Пламя | Кирпично-красное окрашивание |
| Раствор угольной кислоты(H2CO3) или соли карбонаты(CO32-) | Ca2++CO32-=CaCO3↓ Белый осадок | |
| Соли фосфаты(PO43-) | Ca2++PO43-=Ca3(PO4)2↓ Белый осадок | |
| Ba2+ | Пламя | Жёлто-зелёное окрашивание |
| Раствор серной кислоты(H2SO4) или соли сульфата(SO42-) | Ba2++SO42-=BaSO4↓ Белый осадок, нерастворимый в кислотах | |
| Al3+ | Раствор щёлочи, OH— | Al3++3OH—=Al(OH)3↓ Белый осадок(студенистый) |
| Cu2+ | Пламя | Зелёное окрашивание |
| Вода(H2O) | Образовавшиеся гидратированные ионы Cu2+ имеют голубую окраску | |
| Раствор щёлочи, OH— | Cu2++2OH—=Cu(OH)2↓ Голубой осадок(студенистый) | |
| Fe2+ | Раствор щёлочи, OH— | Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓ Зелёный осадок |
| Раствор красной кровяной соли(K3[Fe(CN)6]) | K3[Fe(CN)6]+Fe2+= Тёмно-синий осадок | |
| Fe3+ | Раствор щёлочи, OH— | Fe3++2OH—=Fe(OH)3↓ Красно-бурый осадок |
| Раствор желтой кровяной соли(K4[Fe(CN)6]) | K4[Fe(CN)6]+Fe3+= Тёмно-синий осадок | |
| Раствор роданида(KSCN или NH4SCN) | Fe3++3NH4SCN=3NH4++ +Fe(SCN)3 Кроваво-красное окрашивание раствора | |
| Cr3+ | OH—(недостаток) | Cr3++OH—=Cr(OH)3↓ Грязно-голубой осадок |
| Pb2+ | Раствор сульфида(S2-) | Pb2++S2-=PbS↓ Чёрный осадок |
| Раствор иодида(I—) | Pb2++I—=PbI2↓ Жёлтый осадок | |
| Mn2+ | Раствор щёлочи, OH— | Mn2++2OH—=Mn(OH)2↓ Светло-розовый осадок |
| Раствор сульфида(S2-) | Mn2++I—=MnS↓ Красно-розовые кристаллы | |
| Раствор угольной кислоты(H2CO3) или соли карбонаты(CO32-) | Mn2++CO32-=MnCO3↓ Розовый осадок, который на воздухе становится бурым |
При выборе реагента для различения двух катионов в неорганической химии нужно ориентироваться на то, что одно вещество будет реагировать с добавленным реагентом, а второе нет. При этом должен наблюдаться какой-либо эффект реакции: выпадение осадка, выделение газа, изменение цвета,… Также вещества можно отличить друг от друга, если они оба реагируют с добавленным реагентом, но делают это по-разному.
Рассмотрим конкретные примеры
Сравним катионы Na и Ba
Например, можно использовать соль Na2SO4, так как образуется белый осадок BaSO4. Таким образом, один катион будет образовывать нерастворимое соединение, а другой — нет.
*Кроме того, при выборе реагента для разделения ионов необходимо учитывать также pH среды, температуру и другие факторы, которые могут влиять на эффективность процесса разделения.
Теперь рассмотрим катионы NH4+ и Li+
Если посмотрим в таблицу растворимости, можно обратить внимание, что литий способен образовывать нерастворимое соединение с фосфатами — Li3PO4 . Кроме того, эти катионы можно различить и другим способом. Если добавим раствор щёлочи(KOH), то будет образовываться газ с резким запахом — аммиак(NH3). Таким образом, мы можем обнаружить любой из этих катионов.
Сравним катионы Ag+ и Mn2+
Для того, чтобы различить эти катионы, мы можем использовать Na2S. В данном случае оба катиона будут образовывать нерастворимые соединения, однако они будут разного цвета: Ag2S — чёрный осадок; MnS — розовый осадок.
Далее рассмотрим Zn2+ и Mg2+
Если посмотрим в таблицу растворимости, можно обратить внимание, что оба катиона образуют нерастворимые основания при действии на их соли раствором щёлочи. Однако, следует обратить внимание, что Zn(OH)2 является амфотерным гидроксидом и при действи избытком щёлочи, он растворится с образование комплексного соединения. Поэтому останется только Mg(OH)2 — осадок белого цвета.
Сравним катионы Fe2+ Fe3+
При рассмотрении данных катионов мы также можем обратиться к таблице растворимости. Оба катиона образуют нерастворимые соединения с раствором щёлочи. Когда в реакцию с OH— вступает Fe2+, мы наблюдаем зелёный осадок, который со временем темнеет из-за окисления соединения на воздухе. Если же говорить про осадок, образующийся с Fe3+, то здесь наблюдаем бурый осадок. Кроме того, эти два катиона можно различить раствором сульфида(S2-) (Fe2+ будет образовывать чёрный осадок — FeS). Fe3+ вступает в ОВР (окислительно-восстановительную реакцию) с сульфидами. В результате образуется два осадка( FeS и S), поэтому данный реагент не совсем удобен для различия данных катионов. Также можно подействовать жёлтой или красной кровяной солью, так как жёлтая является реагентом на Fe3+, а красная — на Fe2+.
Роль качественных реакций в неорганической химии
Качественные реакции в неорганической химии имеют большое значение и играют важную роль в определении химических свойств и состава различных веществ. Они используются для обнаружения химических элементов и соединений на основе их химических свойств и реакций. Кроме того, качественные реакции используются в процессе обучения и исследований неорганической химии, так как они позволяют демонстрировать различные химические процессы и законы, а также практически применять полученные знания о химических свойствах веществ.
Таблицу, представленную в конспекте, можно сохранить по ссылке
Для проверки полученных знаний вы можете пройти тест:
