Номер 2, страница 51 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Как обнаружить протекание химической реакции, если отсутствуют её признаки?

Даже если отсутствуют привычные визуальные признаки химической реакции, такие как изменение цвета, выделение газа или выпадение осадка, это не означает, что химическое превращение не происходит. Для обнаружения таких реакций используют более чувствительные инструментальные (физико-химические) методы анализа. Суть этих методов заключается в регистрации изменений состава реакционной смеси или её физических свойств, которые не заметны невооруженным глазом.

Основные способы обнаружить протекание такой реакции:

• Изменение физических свойств системы.

  • Измерение pH среды: если в ходе реакции образуются или расходуются кислоты или основания (например, ионы $H^+$ или $OH^-$), то кислотность раствора изменится. Это изменение можно точно зафиксировать с помощью pH-метра.

  • Измерение электропроводности (кондуктометрия): если в результате реакции изменяется общее число или подвижность ионов в растворе, то его электропроводность также изменится. Это регистрируется специальным прибором — кондуктометром.

  • Измерение показателя преломления (рефрактометрия): показатель преломления является физической константой вещества и зависит от состава смеси. Его изменение, фиксируемое рефрактометром, указывает на то, что одни вещества превратились в другие.

  • Измерение оптической активности (поляриметрия): если в реакции участвуют или образуются хиральные (оптически активные) соединения, то угол вращения плоскости поляризации света, проходящего через раствор, будет меняться. Это измеряется с помощью поляриметра.

• Спектроскопические методы.

  • Инфракрасная (ИК) спектроскопия: этот метод анализирует колебания химических связей в молекулах. Поскольку у реагентов и продуктов разная структура и, следовательно, разный набор связей, их ИК-спектры будут отличаться. Появление новых полос поглощения или исчезновение старых служит прямым доказательством реакции.

  • УФ- и видимая спектроскопия: даже при отсутствии видимого изменения цвета, электронная структура молекул может меняться, что отразится на их спектрах поглощения в ультрафиолетовой или видимой области. Появление новых максимумов поглощения или изменение их интенсивности свидетельствует о протекании реакции.

  • Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР): один из самых информативных методов для определения строения молекул. Сравнение ЯМР-спектров смеси до и после предполагаемой реакции позволяет однозначно установить, произошли ли изменения в структуре молекул.

• Хроматографические методы.

  Методы, такие как газовая хроматография (ГХ), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) или тонкослойная хроматография (ТСХ), позволяют разделять компоненты смеси. Анализируя пробы реакционной смеси через определенные промежутки времени, можно увидеть на хроматограмме уменьшение пиков исходных веществ и появление новых пиков, соответствующих продуктам реакции.

• Масс-спектрометрия.

  Этот метод позволяет определить массы молекул, присутствующих в образце. Если в реакционной смеси обнаруживаются молекулы с массами, соответствующими предполагаемым продуктам, это подтверждает протекание химической реакции.

• Калориметрия.

  Любая реакция сопровождается тепловым эффектом ($ \Delta H $), то есть выделением или поглощением тепла. Даже если это изменение очень мало и незаметно на ощупь, его можно измерить с помощью высокочувствительного прибора — калориметра. Ненулевой тепловой эффект является признаком протекания реакции.

Ответ: Протекание химической реакции при отсутствии видимых признаков можно обнаружить с помощью инструментальных методов анализа. К ним относятся методы, основанные на измерении физических свойств системы (pH, электропроводность, показатель преломления, оптическая активность), спектроскопия (ИК, УФ, ЯМР), хроматография (ГХ, ВЭЖХ), масс-спектрометрия и калориметрия. Эти методы позволяют зафиксировать изменение химического состава или физических и энергетических характеристик системы, что является неопровержимым доказательством протекания реакции.