§ 13. Виявлення йонів у розчинах

Поняття про якісні реакції

Визначення складу речовин та розчинів — одне із завдань сучасної хімії. Визначення якісного та кількісного складу речовин та їхніх сумішей — предмет вивчення аналітичної хімії.

Одним зі способів виявлення якісного складу розчинів є використання якісних реакцій. Якісними реакціями називають такі реакції, що дозволяють відповісти на запитання: «Чи міститься певна речовина або йон у дослідженому зразку?».

Якісні реакції — це звичайні хімічні реакції, що відбуваються досить швидко й перебіг яких супроводжується певними візуальними змінами: відповідна зміна забарвлення розчину, утворення осаду певного кольору або виділення газу, який також може мати або не мати забарвлення чи запах.

Існує багато якісних реакцій, що дозволяють виявити наявність у розчинах йонів, спиртів, амінокислот, білків та інших речовин. Із деякими якісними реакціями ви ознайомитеся в цьому параграфі, а з іншими — під час подальшого вивчення хімії.

Виявлення йонів у розчинах електролітів

Якісні реакції, що дозволяють виявити йони в розчині, у більшості випадків супроводжуються утворенням осаду певного кольору. Наприклад, виявлення йонів Ва²⁺ у розчині можна описати такою блок-схемою:

Найуживаніші в шкільному курсі хімії реактиви для якісного аналізу наведено в таблиці 8.

Ізмайлов Микола Аркадійович

(1907-1961)

Видатний український фізико-хімік, член-кореспондент АН УРСР. Народився в м. Сухумі, навчався у Харківському фінансово-економічному технікумі, працював на хімічному факультеті Харківського університету. Основні наукові дослідження належать до електрохімії розчинів: вивчав кислотно-основні взаємодії в неводних розчинах, розвинув теорію кислотно-основних реакцій Брьонстеда та теорію дії скляного електрода, розробив кількісну теорію дисоціації електролітів у розчинах. Відкрив метод тонкошарової хроматографії та розробив нові фізико-хімічні методи аналізу неводних розчинів.

Таблиця 8. Реактиви для виявлення деяких аніонів

Йон	Реактив для якісного аналізу та приклад рівняння реакції	Ознака реакції
Cl^-	Розчин аргентум(І) нітрату AgNO₃ + КСl = AgCl↓ + KNO₃	Утворення білого сирнистого осаду AgCl, що не розчиняється в нітратній кислоті
Br^-	AgNO₃ + NaBr = AgBr↓ + NaNO₃	Утворення блідо-жовтого осаду AgBr
I^-	AgNO₃ + KI = AgI↓ + KNO₃	Утворення жовтуватого осаду AgI
PO₄^3-	3AgNO₃ + K₃PO₄ = Ag₃PO₄↓ + 3KNO₃	Утворення яскраво-жовтого осаду Ag₃PO₄
SO₄^2-	Розчин солі Барію ВаСl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl	Утворення білого осаду BaSO₄, не розчинного в кислотах
CO₃^2-	Розчинна сполука Кальцію К₂СО₃ + СаСl₂ = CaCO₃↓ + 2КСl	Утворення білого осаду СаСО₃
CO₃^2-	Розчин кислоти К₂СО₃ + 2НСl = 2КСl + СО₂↑ + Н₂О	Виділення вуглекислого газу

Роль експерименту в науці

Експеримент — найголовніше джерело знань. Виконуючи різноманітні досліди, вчені протягом тисячоліть накопичували знання в різних галузях науки. Звісно, що, здійснивши певний експеримент, неможливо одразу відкрити закон або сформулювати теорію. На експериментальному рівні пізнання відбувається накопичення фактів, інформації про речовини та явища. Тільки маючи певні ґрунтовні знання, можна аналізувати отримані експериментальні дані й пояснювати їх, спираючись на вже існуючу теорію або сформулювавши власну.

Пилипенко Анатолій Терентійович

(1914-1993)

Відомий український хімік-аналітик, академік НАН України. Народився в селищі Кирилівка Черкаської області, закінчив Київський політехнічний інститут, працював у Київському державному університеті. Займався розробкою методів хімічного аналізу неорганічних матеріалів із використанням органічних реактивів, застосуванням комплексних сполук у хімічному аналізі. Розробив методи визначення рідкісних елементів. Керував державними програмами «Чиста вода», брав активну участь у ліквідації наслідків Чорнобильської катастрофи, займався створенням замкнутих циклів водопостачання в промисловості, розробкою технології комплексної переробки шахтних вод.

Ґрунтуючись на експериментальних фактах, було сформулювано більшість теорій. Так, вивчаючи хімічні властивості кисню, Лавуазье сформулював оксигенову теорію кислот, а зважуючи маси реагентів та продуктів реакції — закон збереження маси. Вивчаючи електропровідність розчинів, Арреніус заклав основи теорії електролітичної дисоціації. І таких прикладів в історії хімії безліч.

Але деякі теорії й закони спочатку були сформульовані теоретично шляхом аналізу відомих фактів. Необхідно було лише «подивитися» на ці факти з іншого боку. Аналізуючи властивості сполук відомих елементів, Д. І. Менделєєв відкрив Періодичний закон. Розв’язуючи математичні рівняння, Вольфганг Паулі припустив існування невідомої на той час характеристики електронів — спіну, що експериментально було доведено пізніше. І таких прикладів у науці багато. Але, як говорив Нобелівський лауреат Лев Ландау: «Дослід — верховний суддя теорії». Тобто будь-яка теорія чи закон мають бути доведені експериментально, як, наприклад, відкриття Галію й Германію блискуче довело істинність Періодичного закону.

Зміст