Серная кислота и ее соли образуют белый кристаллический осадок сульфата бария, нерастворимого в кислотах и щелочах:
Ba2+ + SO42- → BaSO4
Реакция с хроматом калия К2CrO4.
В этой реакции хромат калия образует с ионами бария светло-желтый кристаллический осадок:
ВаСl2 + К2CrO4 → ВаCrO4 + КСl
Ba2+ + CrO42- → ВаCrO4
Для выполнения реакции возьмите пробирку и поместите в нее 3-5 капель раствора соли бария и добавьте в нее столько же 2н раствора хромата калия К2CrO4, затем нагрейте содержимое пробирки и обратите внимание на цвет и форму осадка.
Обратите внимание: хромат калия растворим в соляной кислоте НСl и азотной кислоте НNO3, нерастворим в уксусной кислоте СН3СООН:
2ВаCrO4 + 4НСl → 2ВаСl2 + Н2Cr2O7 + Н2О
2ВаCrO4 + 2Н+ → 2Ва2+ + Cr2O72- + Н2О
Ион Са2+ мешает этой реакции, так как он тоже образует осадок с сульфат–ионами.
Для проведения этой реакции в пробирку налить 3-5 капель соли бария и столько же 2н раствора серной кислоты или любого растворимого сульфата. Образуется осадок, который нерастворим в слабых и сильных кислотах.
Реакция с групповым реактивом (NH4)2CO3. В этой реакции карбонат аммония с ионами бария образует аморфный белый осадок BaSO3, который при нагревании превращается в кристаллический:
ВаСl2 + (NH4)2CO3 → ВаСО3 + 2NH4Сl
Ba2+ + CO32- → BaСО3
Для проведения этого опыта необходимо в пробирку поместить 3-5 капель соли бария, добавить 3-5 капель 2н раствора карбоната аммония (NH4)2CO3. После выпадения осадка содержимое пробирки нагреть - аморфный осадок превращается в кристаллический.
Реакция с сульфатом аммония (NH4)2SO4.
В этой реакции насыщенный раствор сульфата аммония образует с ионами бария белый кристаллический осадок.
Для этого опыта к 3-5 каплям соли бария добавьте 5-8 капель насыщенного раствора сульфата аммония - выпадает осадок сульфата бария ВаSО4.
Данный реактив не осаждает ионы кальция, так как образуется растворимая комплексная соль (NH4)2[Ca(SO4)2].
Реакция с гипсовой водой (насыщенный раствор сульфата кальция) CaSO4.
Гипсовая вода при взаимодействии с ионами бария на холоде вызывает немедленное образование осадка сульфата BaSO4.
Выполнение: к 3-4 каплям соли бария добавить 3-5 капель гипсовой воды. Выпадает осадок сульфата BaSO4.
Реакция с оксалатом аммония (NH4)2С2O4: данный реактив с ионами бария образует белый кристаллический осадок оксалат бария ВаС2O4:
ВаСl2 + (NH4)2С2O4 = ВаС2O4 + 2NH4Сl
Ba2+ + С2O42- → ВаС2O4
К раствору соли бария прилить 3-5 капель 2н раствора оксалата аммония. Выпадает кристаллический осадок, который растворим в 2н растворах соляной и азотной кислот, в кипящей уксусной кислоте СН3СООН и не растворим в уксусной кислоте СН3СООН на холоде.
ВаС2O4 + 2H+ → Ba2+ + Н2С2О4
Горение: соли бария (лучше хлорид бария ВаСl2) окрашивают пламя горелки в желто-зеленый цвет.
АЛКАНЫ И ЦИКЛОАЛКАНЫ – углеводороды, в которых все атомы углерода соединены друг с другом и с атомами водорода одинарными) связями. Алканы (синонимы – предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) – углеводороды с общей формулой CnH2n+2, где n – число атомов углерода. Такую же формулу имеет и всем знакомый полиэтилен, только величина n у него очень велика и может достигать десятков тысяч. Кроме того, полиэтилен содержит молекулы разной длины. В циклоалканах атомы углерода образуют замкнутую цепь; если цикл один, формула циклоалкана CnH2n.
Алкан с самыми длинными молекулами был синтезирован английскими химиками в 1985. Это нонаконтатриктан С390Н782, содержащее цепочку из 390 углеродных атомов. Исследователей интересовало, как будут упаковываться такие длинные цепи при кристаллизации (гибкие углеводородные цепочки могут легко складываться).
Число изомеров алканов. Задача о теоретически возможном числе изомеров алканов впервые была решена английским математиком Артуром Кэли (1821–1895), одним из основоположников важного раздела математики – топологии (в 1879 он опубликовал первую статью по знаменитой «проблеме четырех цветов»: достаточно ли их для раскраски любой географической карты; эта проблема была решена лишь в 1976). Оказалось, что не существует формулы, по которой можно по числу атомов углерода в алкане СnH2n+2 рассчитать число его изомеров. Есть только так называемые рекуррентные формулы (от латинского recurrens – возвращающийся), которые позволяют рассчитать число изомеров n-го члена ряда, если уже известно число изомеров предыдущего члена. Поэтому расчеты для больших n были получены сравнительно недавно с компьютеров и доведены до углеводорода С400Н802; для него, с учетом изомеров, получено значение, трудно поддающееся воображению: 4,776·10199. А уже начиная с алкана С167Н336, число изомеров превышает число элементарных частиц в видимой части Вселенной, которое оценивается как 1080. Указанное в таблице число изомеров для большинства алканов значительно возрастет, если рассматривать также зеркально-симметричные молекулы – стереоизомеры (см. ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ): для гептана – с 9 до 11, для декана – с 75 до 136, для эйкозана – с 366 319 до 3 396 844, для гектана – с 5,921·1039 до 1,373·1046 и т.д.
метан можно получить нагреванием ацетата натрия с твердой щелочью: CH3COONa + NaOH ® CH4 + Na2CO3, а также гидролизом некоторых карбидов: Al4C3 + 12H2O ® 3CH4 + 4Al(OH)3. Гомологи метана можно получить по реакции Вюрца, например: 2CH3Br + 2Na ® CH3–CH3 + 2NaBr. В случае дигалогеналканов получаются циклоалканы, например: Br–CH2–(CH2)4–CH2Br + 2Na ® цикло-C6H12 + 2NaBr. Алканы образуются также при декарбоксилировании карбоновых кислот и при электролизе их.
Применение алканов. Алканы в составе бензина, керосина, солярового масла, мазута используются в качестве топлива. Высшие алканы входят в состав смазочных масел, вазелина и парафина. Смесь изомерных пентанов и гексанов называется петролейным эфиром и применяется в качестве растворителя. Циклогексан также широко применяется в качестве растворителя и для синтеза полимеров (капрон, найлон). Циклопропан используется для наркоза. Сквалан – высококачественное смазочное масло, компонент фармацевтических и косметических препаратов, адсорбент в газожидкостной хроматографии.
Алканы служат сырьем для получения многих органических соединений, в том числе спиртов, альдегидов, кислот. Хлорпроизводные алканов используют как растворители, например, трихлорметан (хлороформ) CHCl3, тетрахлорметан CCl4. Смесь высших алканов – парафин нетоксичен и широко применяется в пищевой промышленности для пропитки тары и упаковочных материалов (например, пакетов для молока), при производстве жевательных резинок. Парафином пропитывают карандаши, верхнюю (вблизи головки) часть спичек для их лучшего горения. Разогретый парафин используют в лечебных целях (парафинолечение). Окисление парафина в контролируемых условиях в присутствии катализаторов (органические соли переходных металлов) приводит к получению кислородсодержащих продуктов, главным образом, органических кислот.