Obserwacje towarzyszące przebiegowi doświadczenia chemicznego są bardzo istotną częścią prowadzonego eksperymentu. Odnotowujemy wówczas wszystkie te zjawiska, jakie jesteśmy w stanie zauważyć wykorzystując nasze zmysły (wzrok, słuch, dotyk oraz węch). Poniżej opisane zostały poszczególne rodzaje obserwacji, z jakimi możesz spotkać się podczas przeprowadzania danego eksperymentu. Do niemal każdego z niżej podanych przykładów obserwacji zamieszczony został również film.

Podczas obserwacji NIE odnotowujemy nazw konkretnych substancji chemicznych oraz NIE podajemy żadnych wzorów jonów, związków chemicznych i symboli pierwiastków chemicznych.

W przedstawionych poniżej obserwacjach podane zostały przykłady wybranych procesów, jakim one towarzyszą. Pamiętaj jednak, że wykorzystane wzory oraz nazwy związków chemicznych nie mogą być przez Ciebie wymienione na etapie obserwacji towarzyszących przebiegowi doświadczenia.

Pojawienie się barwnego, lub białego osadu oraz zmiana jego barwy.

Osad pojawia się w konsekwencji przebiegającej reakcji chemicznej, bądź w wyniku zjawiska fizycznego. Z pierwszym z wymienionych przypadków mamy do czynienia, gdy w wyniku przebiegającej reakcji chemicznej powstaje trudno rozpuszczalny związek chemiczny, albo mówiąc dokładniej – w warunkach prowadzonego doświadczenia przekroczona zostanie jego rozpuszczalność. Możemy tu wymienić dowolną reakcję strąceniową, jaka przebiega po zmieszaniu wodnych roztworów dwóch odpowiednich soli (np. CaCl₂ i AgNO₃), niektórych kwasów z roztworami soli (np. H₂SO₄ i Ba(NO₃)₂) lub roztworu zasady z roztworem odpowiedniej soli (np. NaOH i MnSO₄)

Może to być również reakcja biegnąca podczas wprowadzania dwutlenku węgla do nasyconego roztworu wodorotlenku wapnia (wody wapiennej), albo proces redukcji jonów manganianowych(VII) w środowisku obojętnym. Reakcje strąceniowe nie są jednak zarezerwowane wyłącznie dla substancji nieorganicznych. Osady pojawiają się również w następstwie przebiegu reakcji z udziałem związków organicznych – na przykład podczas próby jodoformowej, próby Tollensa, czy w wyniku denaturacji białek (na przykład pod wpływem wysokiej temperatury).

Pojawienie się osadu, towarzyszy otrzymywaniu wyższych kwasów tłuszczowych z wodnych roztworów ich soli oraz wielu innym procesom. Osad pojawia się również podczas prowadzenia procesu krystalizacji. W tym przypadku nie mamy jednak do czynienia z reakcją chemiczną, lecz zjawiskiem fizycznym, ponieważ w roztworze stanowiącym mieszaninę substancji chemicznych nie powstaje żadna nowa substancja.

Zdarza się, że podczas przebiegu reakcji chemicznej osad trudno rozpuszczalnej substancji cały czas znajduje się w układzie reakcyjnym, przy czym jego skład ilościowy oraz jakościowy ulega wówczas zmianie. Przykładem reakcji chemicznej, podczas przebiegu której dochodzi do zmiany zabarwienia osadu jest rozkład świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) do tlenku CuO, albo jego redukcja podczas próby Trommera do tlenku Cu₂O

Ponadto osad może zmieniać barwę w miarę upływu czasu, lub w wyniku reakcji chemicznej z inną substancją, czego przykładem jest świeżo strącony, cielisty wodorotlenek manganu(II), który brunatnieje, przekształcając się w tlenek manganu(IV) pod wpływem roztworu nadtlenku wodoru

Podobnie również świeżo strącony osad wodorotlenku miedzi(II) zmienia barwę na czarną, ponieważ wodorotlenek ten jest nietrwały o rozkłada się z utworzeniem tlenku miedzi(II).

Zanik osadu.

Zanikanie osadu może przebiegać na drodze reakcji chemicznej (roztwarzanie ciała stałego), lub zjawiska fizycznego (rozpuszczanie ciała stałego). W pierwszym przypadku może to być na przykład roztwarzanie się tlenku, czy wodorotlenku w reakcji z kwasem (a w przypadku związków o charakterze amfoterycznym – również z mocną zasadą), gdy powstaje dobrze rozpuszczalna w wodzie sól. Podobnie, mogą to być reakcje roztwarzania się wielu metali, albo niektórych soli (np. węglanów) w roztworach kwasów, gdy powstały produkt jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. W chemii organicznej natomiast są to przykładowo procesy roztwarzania świeżo strąconego osadu wodorotlenku miedzi(II) przez alkohole polihydroksylowe, czy też niektóre cukry.

Osad zanika również na drodze fizycznej, na przykład podczas rozpuszczania chlorku sodu, albo sacharozy wodzie. Innym przykładem może być znajdujący się w równowadze z nasyconym roztworem osad glukozy, który rozpuści się po ogrzaniu zawartości naczynia. Jeśli osad rozpuści się (lub roztworzy) całkowicie, wówczas mówimy o klarownym roztworze nawet wtedy, gdy układ taki przyjmie określone zabarwienie.

Wydzielanie się barwnego, lub bezbarwnego gazu.

Pojawienie się substancji gazowej wśród produktów reakcji chemicznej to kolejny możliwy do zaobserwowania objaw jej przebiegu. Wydzielający się gaz może być bezbarwny (np. wodór), albo mieć określony kolor – jak na przykład chlor.

Ponadto, barwa wydzielającego się gazu może ulegać zmianie – przykładowo bezbarwny tlenek azotu(II) podczas reakcji z zawartym w powietrzu tlenem przekształca się w brunatny tlenek azotu(IV).

Wydzielaniu się gazu może również towarzyszyć pienienie się zawartości naczynia, co obserwujemy przykładowo podczas działania kwasem solnym na stały węglan (na przykład wapnia). Wymieniony objaw obserwujemy jedynie w początkowej fazie procesu, gdy dodamy stosunkowo niewielką ilość roztworu kwasu. Jeśli natomiast kwas solny wprowadzimy do wodnego roztworu (przykładowo – węglanu sodu), wówczas zawartość probówki może, ale nie musi się pienić. Faktem jest natomiast wydzielanie się pęcherzyków bezbarwnego, bezwonnego gazu. Pojawienie się piany można zaobserwować również po rozpuszczeniu w wodzie mydła i wstrząśnięciu zawartością naczynia.

Wyczuwalny (charakterystyczny) zapach, lub brak zapachu.

Z uwagi na fakt, że niektóre bezbarwne substancje gazowe są dobrze rozpuszczalne w wodzie, nie jesteśmy w stanie zauważyć ich wydzielania się w postaci pęcherzyków. Często jednak wyczuwalny jest wówczas charakterystyczny (np. drażniący w przypadku amoniaku) zapach. Innym przykładem może być siarkowodór (zapach zgniłych jaj), albo chlor (dusząca woń). Charakterystyczny zapach może być wyczuwalny nie tylko z powodu wydzielającego się gazu. Często jego źródłem jest substancja o ciekłym stanie skupienia, ale odznaczająca się stosunkowo dużą lotnością. Przykładem takiego związku chemicznego jest kwas octowy.

Zmiana barwy roztworu, w tym odbarwienie, lub pojawienie zabarwienia.

Za charakterystyczne zabarwienie roztworów często odpowiadają obecne w nich cząsteczki, albo jony, które w przypadku roztworów wodnych hydratowane są przez cząsteczki wody. Na przykład, gdy do bezbarwnego roztworu wodorotlenku sodu wprowadzimy kilka kropli fenoloftaleiny, wówczas zaobserwujemy pojawienie się malinowego zabarwienia roztworu. Z kolei w przypadku usuwania nadającego roztworowi odpowiedni kolor jonu, obserwujemy coraz to mniejszą intensywność zabarwienia. Przykładem może być strącanie wodorotlenku żelaza(III) z barwiącego się na kolor żółty roztworu chlorku żelaza(III). Po zakończeniu reakcji chemicznej faza wodna staje się praktycznie bezbarwna. Mówimy wówczas o odbarwieniu się zawartości naczynia reakcyjnego.

Czasem zdarza się również, że podczas przebiegu reakcji chemicznej dochodzi do zmiany barwy roztworu. Na przykład żółty wodny roztwór chlorku żelaza(III) po dodaniu do roztworu kwasu salicylowego lub fenolu zmienia barwę na fioletową:

Zmiana temperatury układu reakcyjnego.

Przebiegowi wielu reakcji chemicznych towarzyszy wydzielanie się do otoczenia energii na sposób ciepła (procesy egzotermiczne), albo jej pobieranie (procesy endotermiczne). W pierwszym z wymienionych przypadków, przebiegowi reakcji chemicznej towarzyszy wówczas wzrost temperatury układu reakcyjnego, w drugim natomiast – jej spadek. Reakcja egzotermiczna przebiega chociażby po wprowadzeniu metalu (na przykład cynku) do roztworu kwasu (na przykład solnego). Podobnie rzecz dzieje się w przypadku reakcji glinu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu:

albo podczas „gaszenia” wodą wapna palonego. Wydzielanie się energii na sposób ciepła „obserwujemy” również podczas rozcieńczania stężonego roztworu kwasu siarkowego(VI), lub w wyniku rozpuszczania w wodzie stałego wodorotlenku, na przykład sodu.

Nie wszystkim procesom rozpuszczania substancji towarzyszy wydzielanie się ciepła. Na przykład po wprowadzeniu do wody destylowanej próbki azotanu(V) amonu, uzyskany w ten sposób roztwór będzie miał temperaturę niższą, niż wykorzystane do jego przygotowania składniki. Ponadto, również wiele reakcji chemicznych zaliczamy do procesów endotermicznych, czego przykładem jest zachodząca po wprowadzeniu kwasu cytrynowego do wodnego roztworu wodorowęglanu sodu przemiana, w wyniku której powstaje inna sól (cytrynian sodu) oraz tlenek węgla(IV) i woda.

Brak widocznych zmian.

Co, jeśli nie zaobserwujemy żadnych zmian podczas przeprowadzonego eksperymentu? Nie wolno jest Ci wówczas stwierdzić, że „brak jest obserwacji”. Pamiętaj, że zawsze jesteśmy w stanie coś zarejestrować – nawet jeśli czegoś „nie widzą” nasze zmysły. Dlatego w obserwacjach, w zależności od celu przeprowadzonego doświadczenia można (a w zasadzie nawet trzeba) zapisać przykładowo frazę o treści: „brak widocznych zmian świadczących o …”. Przy czym w miejscu trzech kropek, w zależności o konieczności wpisujemy, co mamy wówczas na myśli, na przykład wyrażenie: „…przebiegającej reakcji chemicznej”.

Więcej filmów z doświadczeniami chemicznymi znajdziesz pod tym linkiem:

https://www.youtube.com/playlist?list=PLzYyqiiFUpGNOxa0eziZeBl3MKtCOjPXd

Spodobał Ci się ten artykuł? Polub mój fanpage na Facebooku oraz na Instagramie, aby nie ominęły Cię żadne nowości.

© dr inż. Rafał Szczypiński, wszelkie prawa zastrzeżone