Objawy reakcji chemicznych, czyli po czym poznać, że zaszła reakcja chemiczna.

Zachodzenie wielu reakcji chemicznych można poznać po pewnych objawach zachodzących w układzie.

Korzystając z naszych zmysłów lub “dodatkowych narzędzi” objawy te „odbieramy” i nazywamy obserwacjami. I nie mam tutaj na myśli tylko zmysłu wzroku, co w pierwszej chwili sugerowałby wyraz „obserwacje”.

Obserwacje związane z objawami zachodzenia reakcji możemy podzielić na:

1.) obserwacje wzrokowe, czyli wykorzystujące zmysł wzroku.

Są to:

• wydzielanie się pęcherzyków bezbarwnego (np. reakcja CaCO₃ z HCl_(aq)) lub barwnego gazu (np. reakcja Cu ze stężonym roztworem HNO₃),
• wytrącanie się białego osadu (np. reakcja pomiędzy wodnymi roztworami CaCl₂ i Na₂CO₃) lub barwnego osadu (np. reakcja pomiędzy wodnymi roztworami  Pb(NO₃)₂ oraz NaI). Dodatkowo powstające osady mogą mieć różną postać, jak np. osad krystaliczny (np. BaSO₄), galaretowaty (np. Al(OH)₃), kłaczkowaty (np. stearynian wapnia lub magnezu), serowaty (AgCl),
• roztwarzanie substancji stałej z jednoczesnym wydzielaniem się pęcherzyków gazu (np. wspomniana wcześniej reakcja Cu ze stężonym roztworem HNO₃) lub bez wydzielania się gazu (np. roztwarzanie amfoterycznych tlenków lub wodorotlenków w wodnych roztworach mocnych zasad),
• wydzielanie się fazy ciekłej, niemieszającej się z drugą fazą ciekłą układu (np. reakcja alkenów z wodą bromową, próba Lucasa dla alkoholi),
• pojawienie się fazy ciekłej na zimnych ściankach naczynia (np. rozkład termiczny węglowodanów w probówce),
• płomień palącej się substancji (np. podczas spalania pierwiastków lub związków chemicznych w powietrzu lub czystym tlenie),
• “pienienie się” fazy ciekłej układu (np. podczas reakcji „zmydlania tłuszczów”).

2.) Obserwacje zapachowe, czyli wykorzystujące zmysł powonienia. Będzie to pojawienie się charakterystycznego zapachu gazu lub lotnej cieczy jak:

• zapach palonej siarki (SO₂),
• zapach zepsutych (zgniłych)  jaj (H₂S),
• zapach gorzkich migdałów (nitrobenzen, HCN) lub zapach słodkich migdałów (aldehyd benzoesowy),
• zapach „domestosu” (Cl₂),
• zapach tlenków azotu (NO₂, NO),
• ostry, gryzący zapach (halogenowodory),
• zapach „octu” (kwas octowy),
• zapach zjełczałego masła (kwas butanowy),
• zapach „owocowy” (estry).

3.) Obserwacje słuchowe, czyli wykorzystujące zmysł słuchu. Będą to:

• charakterystyczny „gwizd”, „szczeknięcie” lub odgłos wybuchu spowodowany szybkim spalaniem lub rozkładem substancji (np. podczas spalania mieszaniny wodoru i powietrza),
• „syczenie”, „perlenie” lub „szumienie” w przypadku, gdy w układzie wydziela się gaz (np. wspomniana wcześniej reakcja CaCO₃ z HCl_(aq)).

4.) Obserwacje cieplne, czyli wykorzystujące zmysł dotyku (receptory wrażliwe na temperaturę)  lub wykorzystujące dodatkowe narzędzia, jak np. termometry:

• ogrzewanie się układu dla reakcji egzotermicznej,
• ochładzanie się układu dla reakcji endotermicznej.

Nawet w powszechnie stosowanych układach reakcyjnych, otwartym i zamkniętym, ze względu na pewną bezwładność cieplną jesteśmy w stanie zaobserwować tego typu efekty cieplne. Pojawienie się pewnych obserwacji wymienionych powyżej, może też być przyczyną przemian fizycznych, a nie chemicznych, z czego trzeba sobie zdawać sprawę.

Z drugiej strony brak jakichkolwiek objawów wymienionych powyżej nie jest dowodem na to, iż reakcja nie zachodzi (nie zaszła). Czasem potrzeba bardziej wyrafinowanych przyrządów niż nasze zmysły, aby stwierdzić, że zaszła reakcja chemiczna. Przykładem może być  reakcja zobojętnienia pomiędzy dość rozcieńczonymi roztworami NaOH i HCl. W reakcji tej nie zaobserwujemy ani zmiany barwy, ani wytrącania się osadu czy wydzielania pęcherzyków gazu. Zwykłymi termometrami nie „wyłapiemy” również zmian temperatury układu. Reakcja zaszła, a obserwacji brak. Wystarczy jednak zaprząc do pracy jakikolwiek ze wskaźników kwasowo-zasadowych i monitorować zmiany pH podczas mieszania obu roztworów, aby stwierdzić, iż nastąpiły zmiany w układzie czyli, że reakcja zaszła.

Podsumowując, należy stwierdzić, iż obserwacje wymienione powyżej są dowodem na zachodzenie przemiany chemicznej (lub fizycznej). Nie zawsze jednak „brak obserwacji” ( stwierdzany naszymi zmysłami) jest dowodem na to, iż reakcja nie zachodzi. Czasem będzie trzeba skorzystać z dodatkowych narzędzi czy przyrządów. Jeśli masz zaplanować doświadczenie, które ma wykazać, że jakaś substancja X reaguje z pewnym odczynnikiem, a substancja Y nie reaguje, dobierz reagenty w taki sposób, aby można było w prosty sposób to stwierdzić naszymi zmysłami. I tak w pierwszej kolejności zastanów się, czy da się wykorzystać do tego celu zmysł wzroku, później zmysł powonienia, dalej zmysł słuchu lub zmysł dotyku. Jeśli nie przychodzi Ci nic do głowy, prawdopodobnie trzeba skorzystać z dodatkowych pomocy np. papierka wskaźnikowego.