Что такое качественный состав в химии кратко

Обновлено: 05.07.2024

Чтобы описать качественный состав вещества, перечисляют, атомы каких элементов входят в состав этого вещества.
При описании количественного состава молекулярного вещества указывают атомы каких элементов и в каком количестве образуют молекулу данного вещества.
При описании количественного состава немолекулярного вещества указывают отношение числа атомов каждого из элементов, входящих в состав этого вещества.

Количественный анализ — совокупность методов определения количественного состава тел, т. е. количественных соотношений, в которых находятся химические элементы или отдельные соединения в анализируемом веществе. Важнейшей характеристикой каждого метода количественного анализа является, наряду со специфичностью и чувствительностью, точность. Точность анализа выражается значением относительной ошибки, которая не должна в большинстве случаев превышать 1—2%. Чувствительность в количественном анализе выражают в процентах.

Количественный анализ первоначально основывался на реакциях осаждения определяемых элементов в виде малорастворимых соединений, массу которых далее взвешивали. Этот весовой (или гравиметрический) метод анализа также значительно усовершенствовался со времён Бергмана, главным образом за счёт улучшения весов и техники взвешивания и использования различных реактивов, в частности органических, образующих наименее растворимые соединения.

В 1-й четверти 19 в. французский учёный Ж. Л. Гей-Люссак предложил объёмный метод количественного анализа (волюмометрический) , в котором вместо взвешивания измеряют объёмы растворов взаимодействующих веществ. Этот метод, называемый также методом титрования или титриметрическим, до сих пор является основным методом количественного анализа. Он значительно расширился как за счёт увеличения числа используемых в нём химических реакций (реакции осаждения, нейтрализации, комплексообразования, окисления-восстановления) , так и за счёт использования множества индикаторов (веществ, указывающих изменениями своего цвета на окончание реакции между взаимодействующими растворами) и др. средств индикации (посредством определения различных физических свойств растворов, например электропроводности или коэффициента преломления) .

Химические элементы существуют не только в виде свободных атомов и простых веществ. Они также могут входить в состав самых различных химических соединений.

Вещества, состоящие из атомов разных химических элементов, называются сложными веществами или химическими соединениями.

Органические и неорганические вещества

Подавляющее большинство химических веществ — это сложные вещества. Вы уже знаете некоторые из них. Вода, метан, сахар, поваренная соль — сложные вещества. Сложные вещества делятся на две группы — неорганические и органические.

Органические вещества

Все органические вещества объединяет главный признак: в их состав обязательно входят атомы углерода. Кроме углерода, в состав органических веществ чаще всего входят атомы водорода, кислорода, а также азота, фосфора, серы. Почти все органические вещества горючи и легко разлагаются при нагревании. Практически все они имеют молекулярное строение (рис. 41).

Простейшим органическим веществом является природный газ метан. Но вам, наверное, знакомы и такие органические вещества, как сахар (сахароза), уксусная и лимонная кислоты, спирт, крахмал, белки, жиры, пластмассы и т. д. Органических веществ миллионы. Они содержатся во всех животных и растительных организмах (откуда и произошло их название), входят в состав пищи, топлива, лекарств, красителей, самых разнообразных материалов.

Неорганические вещества

Неорганические вещества являются соединениями всех остальных элементов. К неорганическим традиционно относят также несколько веществ, содержащих углерод: углекислый и угарный газы, мел, соду и некоторые другие. Неорганических веществ около 700 тыс., но их общая масса многократно превышает массу органических веществ. Почти все они — твердые вещества немолекулярного строения (рис. 42), входят в состав минералов, почв, горных пород.

Качественный и количественный состав веществ

Каждое вещество характеризуется определенным качественным и количественным составом.

Качественный состав вещества показывает, из атомов каких элементов оно состоит. Например, вода состоит из атомов водорода и кислорода, а метан— из атомов углерода и водорода. Число атомов каждого элемента в составе мельчайшей частицы вещества характеризует его количественный состав. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, а молекула метана — из одного атома углерода и четырех атомов водорода.

Сложное вещество можно с помощью различных химических методов разложить на несколько новых веществ, и так до тех пор, пока не получатся вещества, каждое из которых будет являться простым. Например, сахар при нагревании разлагается на воду и уголь (углерод):

а воду можно разложить с помощью электрического тока на водород и кислород:

Свойства простых веществ, которые при этом получаются (углерода, кислорода и водорода), совершенно не похожи на свойства сложных веществ — сахара и воды. Это разные вещества с разными свойствами. Свойства сложного вещества не являются суммой свойств простых веществ, которые образуются при его разложении.

Сложные вещества, как и простые, имеют либо молекулярное, либо немолекулярное строение. При этом вещества молекулярного строения могут существовать при обычных условиях в различных агрегатных состояниях. Например, метан — газ, вода — жидкость, сахар — твердое вещество.

Вещества немолекулярного строения при обычных условиях — твердые кристаллы, например поваренная соль, мел. Конечно, при нагревании (иногда до нескольких тысяч градусов) такие вещества плавятся, а затем переходят и в парообразное состояние.

Отличия между сложными веществами и смесями веществ

Необходимо различать сложные вещества и смеси веществ:

Сложное вещество (химическое соединение)	Смесь веществ
Образуется в результате соединения атомов различных элементов между собой (химический процесс)	Образуется в результате смешивания различных веществ (физический процесс)
Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно получено	Свойства веществ, из которых составлена смесь, не изменяются
Имеет определенный качественный и количественный состав	Состав произвольный
Разлагается на составные части только в результате химических процессов	Разделяется на составные части с помощью различных физических методов

Краткие выводы урока:

Сложными называются вещества, состоящие из атомов разных химических элементов.
Каждое чистое вещество имеет определенный качественный и количественный состав.
Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно получено.
Сложные вещества имеют молекулярное или немолекулярное строение.
Все сложные вещества делятся на органические и неорганические.

Качественный анализ — совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, радикалов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны. Качественный анализ в водных растворах основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы. Основоположником качественного анализа считается Р.Бойль, который ввёл представление о химических элементах как о неразлагаемых основных частях сложных веществ и систематизировал все известные в его время качественные реакции.

Качественные реакции

Для определения присутствия веществ, анионов, катионов используются качественные реакции. Проведя их можно подтвердить однозначно их наличие. Эти реакции широко используются при проведении качественного анализа, целью которого является определение наличия веществ или ионов в растворах или смесях.

Примеры качественных реакций на катионы

Катион	Воздействие и реактив	Наблюдаемая реакция
	Пламя	Карминово-красное окрашивание
	Пламя	Жёлтое окрашивание
	Пламя	Фиолетовое окрашивание
	Пламя	Кирпично-красное окрашивание
	Пламя	Карминово-красное окрашивание
	1. Пламя

$\mathsf<Ba^<2+> 2. Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах + SO_4^ \rightarrow BaSO_4\downarrow >$

$\mathsf<Pb^<2+> + S^ \rightarrow PbS \downarrow >$

$\mathsf<Ag^<+> + Cl^ \rightarrow AgCl \downarrow >$

$\mathsf<K^<+> + Fe^ + [Fe(CN)_6]^ \rightarrow KFe[Fe(CN)_6] \downarrow >$

Литература

Шарло Г. Методы аналитической химии. — М.-Л.: Химия, 1965.
Тикунова И.В. Справочник молодого лаборанта-химика. — М.: Высшая школа, 1985.

Теоретическая химия • Координационная химия • Прикладная неорганическая химия • Неорганический синтез

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Качественный анализ (химия)" в других словарях:

Качественный анализ — совокупность химических, физико химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, радикалов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые,… … Википедия

Качественный анализ — совокупность химических, физико химических и физических методов обнаружения и идентификации элементов, радикалов, ионов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. К. а. один из основных разделов… … Большая советская энциклопедия

Химия почв — Химия почв это раздел почвоведения, изучающий химические основы почвообразования и плодородия почв. Основой для решения этих вопросов служит исследование состава, свойств почв и протекающих в почвах процессов на ионно молекулярном и… … Википедия

Химия одноуглеродных молекул — (С1 химия) раздел химии, изучающей различные классы веществ, в состав молекулы которых входит только один атом углерода. Как отдельная отрасль знаний С1 химия появляется с развитием перспективных технологий получения углеродсодержащего сырья,… … Википедия

ХИМИЯ — ХИМИЯ, наука о веществах, их превращениях, взаимодействии и о происходящих при этом явлениях. Выяснением основных понятий, к рыми оперирует X., как напр, атом, молекула, элемент, простое тело, реакция и др., учением о молекулярных, атомных и… … Большая медицинская энциклопедия

Химия — У этого термина существуют и другие значения, см. Химия (значения). Химия (от араб. کيمياء‎‎, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца «черная… … Википедия

Химия окружающей среды — Не следует путать с Экологическая химия. Химия окружающей среды раздел химии, изучающий химические превращения, происходящие в окружающей природной среде. Основные сведения Химия окружающей среды включает в себя более узкие разделы химии,… … Википедия

Химия полимеров — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

Анализ химический — имеет задачей исследовать состав тел. Он разделяется на качественный и количественный А. При помощи первого убеждаются в присутствии тех элементов или соединений, которые входят в состав исследуемого вещества; с помощью второго определяется… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Анализ химический — см. Аналитическая химия, Качественный анализ, Количественный анализ … Большая советская энциклопедия

Химический состав – это совокупность компонентов, из которых состоит вещество (или смесь веществ). В зависимости от природы вещества, под компонентами могут подразумеваться различные структурные единицы вещества:

Согласно атомно-молекулярному учению, наименьшими структурными единицами веществ являются атомы, молекулы и ионы.

Из атомов состоят:

Из молекул состоят:

Из ионов состоят:

все соли;
многие гидроксиды (основания и кислоты).

Простые вещества состоят из атомов или молекул, сложные – из молекул или ионов. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из различных атомов.

Закон постоянства состава

Закон постоянства состава был открыт Ж. Прустом в 1801 году:

Всякое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав.

К примеру, оксид углерода СО₂ можно получить несколькими способами:

Однако, независимо от способа получения, молекула СО₂ всегда имеет один и тот же состав: 1 атом углерода и 2 атома кислорода.

Важно помнить:

Обратное утверждение, что определенному составу отвечает определенное соединение, неверно . К примеру, диметиловый эфир и этиловый спирт имеют одинаковый качественный и количественный состав, отраженный в простейшей формуле С₂Н₆О , однако они являются различными веществами, так как имеют различное строение. Их рациональные формулы в полуразвернутом виде будут разными:

СН₃ – О – СН₃ (диметиловый эфир);
СН₃ – СН₂ – ОН (этиловый спирт).

Закон постоянства состава строго применим лишь к соединениям с молекулярной структурой (дальтонидам). Соединения с немолекулярной структурой (бертоллиды) часто имеют переменный состав.

Химический состав сложных веществ и механических смесей

Сложное вещество (химическое соединение) – это вещество, состоящее из атомов различных химических веществ.

Основные признаки химического соединения:

Однородность;
Постоянство состава;
Постоянство физических и химических свойств;
Выделение или поглощение энергии при образовании;
Невозможность разделения на составные части физическими методами.

В природе нет абсолютно чистых веществ. В любом веществе имеется хотя бы ничтожный процент примесей. Поэтому на практике всегда имеют дело с механическими смесями веществ. Однако, если содержание одного вещества в смеси значительно превосходит содержание всех остальных, то условно считается, что такое вещество является индивидуальным химическим соединением.

Допустимое содержание примесей в веществах, выпускаемых промышленностью, определяется стандартами и зависит от марки вещества.

Общепринята следующая маркировка веществ:

техн – технический (в своем составе может иметь до 20%; примесей);
ч – чистый;
чда– чистый для анализа;
хч – химически чистый;
осч – особой чистоты (допустимая норма примесей в составе – до 10 -6 %).

Вещества, образующие механическую смесь, называются компонентами. При этом вещества, масса которых составляет большую часть от массы смеси, называют основными компонентами, а все остальные вещества, образующие смесь – примесями.

Отличия механической смеси от химического соединения:

Любую механическую смесь можно разделить на составные части физическими методами, основанными на различии плотностей, температур кипения и плавления, растворимости, намагничиваемости и других физических свойств компонентов, образующих смесь (например, смесь древесных и железных опилок можно разделить с помощью Н₂О или магнита);
Непостоянство состава;
Непостоянство физических и химических свойств;
Неоднородность (хотя смеси газов и жидкостей могут быть однородны, к примеру – воздух).
При образовании механической смеси не происходит выделения и поглощения энергии.

Промежуточное положение между механическими смесями и химическими соединениями занимают растворы:

Как и для химических соединений, для растворов характерна:

однородность;
выделение или поглощение теплоты при образовании раствора.

Как и для механических смесей, для растворов характерна:

легкость разделения на исходные вещества физическими методами (например, выпариванием раствора поваренной соли, можно получить отдельно Н₂О и NaCl );
непостоянство состава – их состав может меняться в широких пределах.

Химический состав по массе и по объему

Состав химических соединений, а также состав смесей различных веществ и растворов выражают в массовых долях (массовых %), а состав смесей жидкостей и газов, кроме того, в объемных долях (объемных %).

Состав сложного вещества, выраженный через массовые доли химических элементов, называется составом вещества по массе.

Например, состав Н₂О по массе:

То есть, можно сказать, что химический состав воды (по массе): 11,11% водорода и 88,89% кислорода.

Массовая доля компонента в механической смеси (W) – это число, показывающую, какую часть смеси составляет масса компонента от общей массы смеси, принятой за единицу или 100%.

Где m₁ – масса 1-го (произвольного)компонента, n – число компонентов смеси, m₁ … m_n – массы компонентов, образующих смесь, m_(cм.) – масса смеси.

Например, массовая доля основного компонента:

W_{(осн. комп)} = m_{(осн. комп)}/m_(см.)

Массовая доля примеси:

Сумма массовых долей всех компонентов, образующих смесь равна 1 или 100% .

Объемная доля газа (или жидкости) в смеси газов (или жидкостей) – это число, показывающее, какую часть по объему составляет объем данного газа (или жидкости) от общего объема смеси, принятого за 1 или за 100% .

Состав смеси газов или жидкостей, выраженный в объемных долях, называется составом смеси по объему.

Например, состав смеси сухого воздуха:

Этот пример наглядно демонстрирует, что во избежание путаницы, корректно будет всегда указывать, по массе или по объему указано содержание компонента смеси, ведь эти цифры всегда отличаются: по массе в воздушной смеси кислорода получается 23,1 %, а по объему – всего 20,9%.

Растворы можно рассматривать как смеси из растворенного вещества и растворителя. Поэтому их химический состав, как и состав любой смеси, можно выражать в массовых долях компонентов:

Состав раствора, выраженный через массовую долю растворенного вещества (в %), называется процентной концентрацией этого раствора.

Состав растворов жидкостей в жидкостях (например, спирта в воде, ацетона в воде) удобнее выражать в объемных долях:

Например, содержание спирта в винно-водочных изделиях указывают не в массовых, а в объемных долях (%) и называют эту цифру крепостью напитка.

Состав растворов твердых веществ в жидкостях или газов в жидкостях в объемных долях не выражают.

Химическая формула, как отображение химического состава

Количество молекул – 1 .
Количество вещества – 1 моль .
Качественный состав (какие химические элементы образуют вещество) – кальций, углерод, кислород.
Количественный состав вещества:

Число атомов каждого элемента в одной молекуле вещества: молекула карбоната кальция состоит из 1 атома кальция , 1 атома углерода и 3 атомов кислорода .
Число молей каждого элемента в 1 моле вещества:В 1 моль СаСО₃ (6,02 ·10 23 молекулах) содержится 1 моль (6,02 ·10 23 атомов) кальция , 1 моль (6,02 ·10 23 атомов) углерода и 3 моль (3·6,02·10 23 атомов) химического элемента кислорода )

Массовый состав вещества:

Масса каждого элемента в 1 моле вещества: 1 моль карбоната кальция (100г) содержит химических элементов: 40г кальция , 12г углерода , 48г кислорода .
Массовые доли химических элементов в веществе(состав вещества в процентах по массе):

Для вещества с ионной структурой (соли, кислоты, основания) – формула вещества дает информацию о числе ионов каждого вида в молекуле, их количестве и массе ионов в 1 моль вещества:

Молекула СаСО₃ состоит из иона Са 2+ и иона СО₃ 2-
1 моль (6,02·10 23 молекул) СаСО₃ содержит 1 моль ионов Са 2+ и 1 моль ионовСО₃ 2- ;
1 моль (100г) карбоната кальция содержит 40г ионовСа 2+ и 60г ионовСО₃ 2- ;

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.

О чем эта статья:

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.

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.

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);

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.

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

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

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).

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

Читайте также: