Качественные реакции

Качественные реакции
148.1K

Как отличить одно сложное вещество от другого, если они внешне выглядят одинаково? Для этого есть качественные реакции, которые также называют аналитическими. Они сопровождаются каким-либо внешним эффектом, по которому и опознают состав вещества. В этом материале мы рассмотрим качественные реакции органических и неорганических соединений.

+20 баллов на ЕГЭ/ОГЭ 2026

Для кого эта статья:

  • Студенты и школьники, изучающие химию
  • Преподаватели и учителя химии
  • Любители науки, интересующиеся качественными реакциями в химии

Что такое качественная реакция

Предположим, у нас есть две пробирки — с водой и с гидроксидом натрия (каустической содой). Можно ли отличить один раствор от другого? Можно, если подобрать правильный реагент, с которым один раствор будет реагировать, а другой нет, или на который эти вещества будут реагировать по-разному.

Для таких целей подойдут не все реагенты. Например, если смешать гидроксид натрия с соляной кислотой, реакция произойдет: NaOH + HCl = NaCl + H2O. Но внешне она никак не проявится — два прозрачных раствора образуют такой же прозрачный третий. Такой реагент не подходит.

Если же смешать гидроксид натрия с хлоридом магния, результат химической реакции будет заметен невооруженным глазом. Характерным признаком станет образование белого осадка: 2NaOH + MgCl2 = Mg(OH)2 + 2NaCl. При смешивании хлорида магния с водой белый осадок не образуется. Значит, этот реагент позволяет отличить один раствор от другого.

Качественными называются реакции, позволяющие идентифицировать в исследуемом объекте определенные атомы, молекулы, функциональные группы и т. д. Идентификация происходит по внешним проявлениям, которые сопровождают реакцию: выделение газа, изменение цвета раствора, образование осадка, появление специфического запаха и др.

Качественные реакции — это простой и быстрый способ узнать качественный состав раствора или другого сложного вещества.

Качественная реакция

Качественный анализ

Определение состава того или иного вещества с помощью качественной реакции называют качественным анализом. В химии он часто используется перед количественным анализом, а также для того, чтобы понять, как можно разделить смесь.

Исследуемые объекты могут представлять собой твердые, жидкие или газообразные вещества, и в зависимости от этого качественный анализ проводится разными методами:

  • сухим способом — например, если внести пробу вещества в пламя горелки и отследить, как изменился цвет пламени;

  • мокрым способом — путем преобразования вещества в раствор.

Русский химик Ф. М. Флавицкий также предложил сухой метод растирания твердого исследуемого объекта с реактивом. Если реакция будет качественной, появятся характерные признаки: изменение цвета смеси, выделение газа и т. д.

Получи больше пользы от Skysmart:

Правила растворимости химических соединений

Сухим способом обычно проводят анализ в полевых условиях, а в лабораториях чаще использую растворы. Поэтому для изучения качественных реакций в химии (неорганической и органической) желательно знать правила растворимости сложных веществ. Наизусть учить, конечно, их не стоит — можно воспользоваться таблицей растворимости, которая приведена ниже.

Растворимы:

  • абсолютно все нитраты;

  • большинство солей аммония, натрия, калия (но есть исключения, например — гексанитритокобальтат (III) калия K3[Co(NO2)6]);

  • соли йодидной, хлороводородной и бромоводородной кислоты (но галогениды свинца (II), ртути (I) и серебра обладают умеренной растворимостью);

  • почти все сульфаты, кроме BaSO4, SrSO4, PbSO4 (при этом CaSO4 и Ag2SO4 умеренно растворимы).

Нерастворимы:

  • любые сульфиды, кроме сульфидов щелочных и щелочноземельных металлов, а также (NH4)2S;

  • любые гидроксиды, кроме гидроксидов щелочных металлов (умеренной растворимостью отличаются Sr(OH)2, Ca(OH)2, Ba(OH)2);

  • любые карбонаты, фосфаты и сульфиты, кроме K2CO3, K2SO3, K3PO4, Na2CO3, Na2SO3, Na3PO4, (NH4)2CO3, (NH4)2SO3, (NH4)3PO4.

Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде

Качественные реакции органических веществ

В органической химии качественные реакции позволяют за считанные минуты определить класс соединения — узнать, относится ли исследуемый объект к спиртам, углеводам, альдегидам и т. д. По внешним эффектам судят о присутствии функциональных групп органических соединений в смеси или в растворе.

Белковые соединения при горении издают запах жженой шерсти. При добавлении концентрированной азотной кислоты они окрашивают раствор в ярко-желтый цвет, также характерно образование желтого осадка (ксантопротеиновая реакция). А если соединить в растворе белки со свежеосажденным гидроксидом меди (II), получится сине-фиолетовая смесь.

Глюкоза благодаря содержанию альдегидной группы в реакции с аммиачным раствором оксида серебра образует на стенках пробирки «серебряное зеркало». Вместе со свежеосажденным гидроксидом меди (II) она окрашивает раствор в синий цвет, а если данный раствор нагреть — происходит образование красно-оранжевого осадка.

СН2ОН — (СНОН)4 — СОН + Ag2O = СН2ОН — (СНОН)4 — СООН + 2Ag↓ — реакция «серебряного зеркала».

HOСН2 — (СНOH)4 — СН = O + 2Cu(OH)2 ⇒ HOСН2 — (СНOH)4 — СOOH + Cu2O + 2H2O — реакция глюкозы с гидроксидом меди (II).

Реакция серебряного зеркала

Фенол с бромной водой образует белый осадок. Также он вступает в качественную реакцию с раствором соли трехвалентного железа — окрашивает его в фиолетовый цвет.

C6H5OH + 2Br2 ⇒ C6H2Br3OH + 3HBr — реакция с бромной водой.

3C6H5OH + FeCl3 ⇒ (C6H5O)3Fe + 3HCl — реакция с хлоридом железа (III).

Углеводы с содержанием крахмала можно узнать по синему цвету раствора при добавлении йода. После нагревания такой раствор теряет цвет, но при охлаждении снова становится синим. Фруктозу можно идентифицировать по реакции с резорцином в растворе c соляной кислотой — смесь приобретает вишневый цвет (проба Селиванова).

I2 + (C6H10O5)n ⇒ I2(C6H10O5)n— качественная реакция крахмала с йодом.

Проба Селиванова

Все качественные реакции с органическими соединениями в рамках статьи описать невозможно, но в таблице ниже указаны самые важные из них.

Органическое соединение

Реактив

Уравнение реакции

Признак реакции

Непредельные углеводороды (алкены, алкины, диены)

KMnO4

3СН2=СН2 + 4Н2О + 2КMnO4 → 2КОН + 2MnO2↓ + 3СН2(ОН)—СН2(ОН)

Раствор обесцвечивается

I2

СН2=СН—CН3 + I2 → СН2(I)—СН(I)—CH3

Br2

СН2=СН2 + Br2 → СН2(Br)—СН2(Br)

Ацетилен

аммиачный раствор Ag2O

CH≡СН + 2[Ag(NH3)2]OH → AgC≡CAg↓ + 4NH3↑ + 2H2O

Образуется белый осадок

Бензол

HNO3 + H2SO4

t°C, H2SO4(конц.)
C6Н6 + HNO3 → C6H5—NO2 + H2O

Раствор желтого цвета с запахом миндаля

Толуол

KMnO4

5C6Н5—СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5C6Н5—COOH + 14H2O + 3K2SO4 + 6MnSO4

Раствор обесцвечивается

Фенол (карболовая кислота)

FeCl3

3C6Н5OH + FeCl3 → (C6Н5O)3Fe + 3HCl

Раствор приобретает фиолетовый цвет

Br2 (бромная вода)

C6Н5OH + 2Br2 → C6Н2Br3OH↓ + 3HBr

Белый осадок и резкий запах

Анилин (аминобензол)

CaOCl2

C6Н5NH2 + 3CaOCl2 → C6H5NO2 + H2O + 3CaCl2

Раствор приобретает фиолетовый цвет

Этанол

I2 + NaOH

C2H5OH + 4I2 + NaOH → CHI3↓ + HCOONa + 5HI

Желтый кристаллический осадок, резкий запах

CuO (медная проволока)

C2H5OH + CuO → Cu↓ + CH3—CHO + H2O

Образование медного осадка, характерный запах

Гидроксогруппа (спирты, фенол, гидроксикислоты)

Металлический Na

2R—OH + 2Na → 2R—O-Na+ + H2
2C6H5—OH + 2Na → 2C6H5—O-Na+ + H2

Гелеобразная масса с газовыми пузырьками

Эфиры

Н2О в присутствии NaOH (нагревание)

CH3—C(O)—O—C2H5 + H2O ↔ CH3COOH + C2H5OH

Характерный запах

Многоатомные спирты, глюкоза

Свежеосажденный гидроксид меди (II) в сильно щелочной среде

Пример качественной реакции

Раствор синеет

Карбонильная группа – СНО (альдегиды, глюкоза)

Аммиачный раствор Ag2O

R—CHO + 2[Ag(NH3)2]OH → R—COOH + 2Ag↓ + 4NH3↑ + H2O

Образование тонкого слоя Ag на стенках пробирки (эффект «серебряного зеркала»)

Свежеосажденный Сu(OH)2

R—CHO + 2Cu(OH)2 → R—COOH + Cu2O↓ + 2H2O

Красный осадок

Карбоновые кислоты

лакмус

Раствор становится розовым

раствор Na2CO3

2R—COOH + Na2CO3 → 2R—COO-Na+ + H2O + CO2

Выделение газа

спирт +H2SO4 (конц.)

R—COOH + HO—R1 ↔ RC(O)OR1 + H2O

Характерный запах

Муравьиная кислота

Свежеосажденный Сu(OH)2

HCOOH + 2Cu(OH)2 → Cu2O↓ + 3H2O + CO2

Красный осадок и выделение газа

Аммиачный раствор Ag2O

HCOOH + 2[Ag(NH3)2]OH → (NH4)2CO3 + 2Ag + 2NH3 + H2O

Образование тонкого слоя Ag на стенках пробирки (эффект «серебряного зеркала»)

Олеиновая кислота

KMnO4 или I2 или Br2

C17H33COOH + I2 → C8H17—CH(I)—CH(I)—(CH2)7—COOH

Раствор теряет цвет

Ацетаты

FeCl3

3CH3COONa + FeCl3 → (CH3COO)3Fe + 3NaCl

Раствор становится бурым

Стеарат натрия

Н2О + фенолфталеин

C17H35COONa + H2O ↔ C17H35OOH↓ + NaOH

Малиновый раствор

Раствор соли кальция

2C17H35COONa + Ca2+ ↔ (C17H35COO)2Ca↓ + 2Na+

Образование серого осадка

Концентрированная неорганическая кислота

C17H35COONa + H+ ↔ C17H355COOH↓ + Na+

Образование белого осадка

Белок

Огонь

Реакция горения

Запах жженой шерсти

НNO3 (конц.) при нагревании

Ксантопротеиновая реакция

Раствор приобретает желтый цвет, желтый осадок

Свежеосажденный Сu(OH)2

Биуретовая реакция

Раствор становится фиолетово-синим

Качественные реакции на неорганические вещества и ионы

В неорганической химии класс соединения, наличие тех или иных молекул или ионов также можно определить с помощью качественных реакций. При взаимодействии с определенным реагентом катионы или анионы неорганических соединений провоцируют внешние эффекты — выпадение осадка, окрашивание раствора, выделение газа и т. д.

Например, анион хлора с катионом серебра дает белый творожистый осадок, а если с тем же катионом серебра соединить анион брома — появится светло-желтый осадок. Катион железа в щелочной среде дает бурый осадок. Словом, в неорганике качественные реакции служат таким же полезным инструментом для идентификация химических веществ, как и в органике.

Качественные реакции на катионы

Катион

Реактив

Характерный признак

Ba2+
при условии нагрева

SO42-

Образование белого осадка:
Ba2+ + SO42- = BaSO4↓.

NH4+

OH-

Резкий запах:
NH4+ + OH- = NH3 + H2O.

Синий цвет влажной фенолфталеиновой или лакмусовой бумажки.

H+

Лакмус
Метиловый оранж

Окрашивается в красный.
Окрашивается в розовый.

Al3+

Щелочь

Образование гелеобразного белого осадка, если в раствор добавлено небольшое количество щелочи:
3OH- + Al3+ = Al(OH)3↓.

При дальнейшем добавлении щелочи белый осадок растворяется:
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O.
Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]-.

Cu2+

OH-

S2-

Образование голубого осадка:
Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2.

Образование черного осадка:
Cu2+ + S2- = CuS↓.

Fe3+

OH-

K4[Fe(CN)6]

NH4SCN

Осадок бурого цвета:
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓.

Синий осадок:
K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6]↓.

Окрашивание раствора в ярко-красный цвет:
Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3.

Ag+

Cl-

Br-

I-

Белый творожистый осадок:
Ag+ + Cl = AgCl↓.

Желто-белый осадок:
Ag+ + Br- = AgBr.

Желтый осадок:
Ag+ + I- = AgI.

Pb+

I-

Образование ярко-желтого осадка:
Pb+ + 2I- = PbI2

Качественные реакции на катионы щелочных металлов

Почти все соли щелочных металлов обладают высокой растворимостью, поэтому качественный анализ проводят сухим пирохимическим способом — с помощью горелки. Проба соли, внесенная на платиновой или нихромовой проволоке в пламя горелки, меняет его цвет. По этому признаку можно судить о присутствии катионов того или иного щелочного металла. Это самые простые и быстрые качественные реакции в неорганической химии.

  • Li+ — придает темно-розовый, карминовый цвет;

  • Na+ — делает пламя желтым;

  • K+ — окрашивает в фиолетовый цвет;

  • Rb+ — придает буро-красный оттенок;

  • Cs+ — дает голубой или фиолетово-красный цвет.

Качественные реакции на катионы щелочных металлов

Качественные реакции на анионы

Анион

Реактив

Характерный признак

SO42-

Ba2+

Белый осадок:
Ba2+ + SO42- = BaSO4↓.

NO3

H2SO4 (конц.) и Cu с нагреванием раствора

Выделение бурого газа:
Cu + NO3- + 2H+ = Cu2+ + NO2↑ + H2O.

PO43-

Ag+

Светло-желтый осадок:
­3Ag+ + PO43- = Ag3PO4↓.

CrO42-

Ba2+

Желтый осадок:
Ba2+ + CrO42- = BaCrO4↓.

S2-

Pb2+

Черный осадок:
Pb2+ + S2- = PbS↓.

CO32-

Ca2+

H+

Белый осадок:
Ca2+ + CO32- = CaCO3↓.

Выделение газа без цвета и запаха, эффект вскипания раствора:
CO32- + 2H+ = CO2↑ + H2O.

CO2

Ca(OH)2

Белый осадок:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O.

Растворение осадка при дальнейшем добавлении CO2:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.

SO32-

H+

Выделение газа с сильным запахом:
2H+ + SO32- = H2O + SO2↑.

F

Ca2+

Белый осадок:
Ca2+ + 2F = CaF2↓.

Cl

Ag+

Белый творожистый осадок:
Ag+ + Cl = AgCl↓.

Br

Ag+

Желтый осадок, который становится темнее под действием света:
Ag+ + Br = AgBr↓.

I

Ag+

Желтый, постепенно темнеющий под действием света осадок:
Ag+ + I = AgI↓.

OH

Лакмусовая бумага

Фенолфталеин

Окрашивается в синий.

Окрашивается в малиновый.

Качественные реакции для газов

Мы рассмотрели в предыдущих таблицах качественные реакции на катионы и анионы, но наличие в среде того или иного газа тоже можно определить с помощью специфических реактивов.

Вещество

Реактив

Реакция

Характерные признаки

Н2

О2

2 + О2 = 2Н2О

Образование конденсата на холодных поверхностях

О2

Зажженная лучина

С + О2 = СО2

Лучина ярко разгорается

Сl2

Бумага, смоченная клейстером и раствором иодида калия

2KI + Cl2 = 2KCl + I2

Окрашивается в синий цвет

I2

Клейстер

Окрашивается в синий цвет

СО2

Известковая вода

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3↓ + Н2О

Раствор мутнеет

NH3

Хлороводород

NH3 + HCl = NH4Cl

Образование белого газообразного вещества с характерным запахом

Цвета осадков в химии

Как видите, многие качественные реакции проходят с образованием осадков. Для того, чтобы проще было определить, какие соединения вступили в реакцию, можно воспользоваться таблицей цветов осадков. Она поможет в том случае, когда мы наблюдаем внешний эффект реакции, но можем лишь предполагать, какие химические вещества в ней участвовали.

Цвет осадка

Качественная реакция

Белый творожистый

  • не растворяется в воде;

  • не растворяется в HNO3.

Ag+ + Cl → AgCl↓

соли серебра

хлорид-ионы

Белый осадок

  • не растворяется в кислотах.

Ba2+ + SO4-2 → BaSO4

соли бария

сульфат-ионы

Белый осадок

  • появляется при прохождении бесцветного резко пахнущего газа через известковую воду;

  • растворяется при пропускании избытка газа;

  • растворяется в кислотах.

Сa(OH)2 + SO2 = CaSO3↓ + H2O

  • избыток SO2: CaSO3↓ + H2O + SO2 = Ca(HSO3)2;

  • растворение в кислотах: CaSO3 + 2H+ → SO2↑ + H2O + Ca2+

Белый осадок

  • появляется при добавлении щелочи;

  • растворяется в избытке щелочи.

Al3+ + 3OH = Al(OH)3
Zn2+ + 2OH = Zn(OH)2

  • избыток щелочи: Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4];

  • избыток щелочи: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4].

Белый осадок

  • появляется при прохождении бесцветного резко пахнущего газа через известковую воду;

  • растворяется при пропускании избытка газа;

  • растворяется в кислотах.

Сa(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O

  • избыток CO2: CaCO3↓ + H2O + CO2 = Ca(HSO3)2;

  • растворение в кислотах: CaCO3 + 2H+ → CO2↑ + H2O + Ca2+

Светло-желтый осадок

  • появляется при добавлении AgNO3;

  • нерастворим в HNO3.

Ag+ + Br → AgBr↓

бромид-ионы

соли серебра

Желтый осадок

  • появляется при добавлении AgNO3;

  • не растворяется в HNO3.

Ag+ + I → AgJ↓

иодид-ионы

соли серебра

Желтый осадок

  • появляется при добавлении AgNO3;

  • растворяется в кислотах.

3Ag+ + PO43- → Ag3PO4

Бурый осадок

  • появляется в растворах щелочей.

Fe3+ +3OH → Fe(OH)3

соли железа

Зеленый осадок

Fe2+ + 2OH → Fe(OH)2

Голубой осадок

  • появляется в растворах щелочей.

Cu2+ + 2OH → Cu(OH)2

соли меди (II)

Синий осадок

  • появляется в растворах красной и желтой кровяной соли.

3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2
соли железа (II) с красной кровяной солью

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]-4 → Fe4[Fe(CN)6]3
соли железа (III) с желтой кровяной солью

Черный осадок

  • появляется в реакциях с сульфидами или с H2S.

Fe2+ + S2- → FeS↓

Ni2+ + S2- → NiS↓

Cu2+ + S2- → CuS↓

Pb2+ + S2- → PbS↓

Hg2+ + S2- → HgS↓

Ag+ + S2- → Ag2S↓

Комментарии

Бесплатные шпаргалки
Бесплатные шпаргалки
Бесплатные шпаргалки
Проверьте знания по химии бесплатно
  • Оставьте заявку на бесплатное тестирование
  • Приходите на тестирование вместе с ребёнком
  • Получите оценку знаний и конкретные шаги, чтобы прокачать их
Шаг 1 из 2
Шаг 1 из 2
Шаг 2 из 2