Reakcja chemiczna, próba czy doświadczenie?

Wielu z Was ma problem z określeniem czym jest próba, a już w szczególności w określeniu różnic pomiędzy próbą, doświadczeniem a reakcją chemiczną. Wyjaśnijmy te trzy pojęcia.

Reakcja chemiczna

Reakcja chemiczna to każda przemiana, w wyniku której otrzymujemy nową substancję o innym wzorze strukturalnym niż substrat(y). 

Doświadczenie chemiczne

Doświadczenie chemiczne najczęściej opiera się na reakcji chemicznej (choć nie jest to wymagane), natomiast wymaga konkretnego celu, opisu przebiegu doświadczenia, obserwacji i wniosków.

Przy projektowaniu jakiegokolwiek doświadczenia konieczne jest postawienie jakiegoś problemu badawczego (czy po prostu celu – po co je robimy? co chcemy udowodnić/zbadać?). Cel może być wyrażony w formie pytania: „Czy tlenek krzemu (IV) ma właściwości amfoteryczne?” lub w formie opisu: „Badanie charakteru chemicznego tlenku krzemu (IV)”.

Znając cel doświadczenia musimy określić w jaki sposób odpowiemy na to pytanie. Charakter amfoteryczny oznacza, ze dany związek reaguje z kwasami oraz zasadami. Dlatego w tym przypadku, aby stwierdzić czy tlenek krzemu ma właściwości amfoteryczne, musimy sprawdzić jak zachowuje się względem kwasów i zasad. Jednak samo roztwarzanie bądź jego brak nie udowodni, że zaszła reakcja – może tlenek krzemu po prostu rozpuścił się w wodzie? Może warto dodać odpowiednie wskaźniki? To wszystko jest “przebiegiem doświadczenia”, czy inaczej “opisem czynności”.

Teraz obserwacje, czyli to co widzę: tlenek krzemu roztworzył się w zasadzie, a wskaźnik zmienił barwę na czerwoną, w probówce z kwasem brak objawów reakcji.

Na podstawie poczynionych obserwacji wyciągam wniosek (lub wnioski). Skoro widzę objawy reakcji w zasadzie, a nie widzę w kwasie, to znaczy, ze tlenek krzemu zareagował tylko z zasadą, czyli ma charakter kwasowy.

Doświadczenie składa się więc z: celu, przebiegu doświadczenia, obserwacji i wniosków.

Próba

Teraz próba. Próba to w zasadzie też pewnego rodzaju doświadczenie, ale bardziej specyficzne. Można przyjąć, że próba do ogólnie znane doświadczenie, które odpowiada na pytanie „Czy w badanej próbce znajduje się xyz?”. Kolejna różnica polega na tym, że próba ma dość precyzyjnie określony przebieg: jeśli chcę wykryć związek X, to stosuję odczynnik(i) Y. Np. próba biuretowa zawsze polega na dodaniu tego samego odczynnika, czyli Cu(OH)₂, a próba ksantoproteinowa na dodaniu stężonego HNO₃. Najczęściej ma też swoją nazwę, np. próba Trommera, Tollensa, Fehlinga. Czasem zdarza się, że usłyszysz sformułowanie reakcja biuretowa lub ksantoproteinowa. Wtedy chodzi po prostu samą reakcję będącą podstawą danej próby.

W przypadku próby wnioski przedstawiamy w formie wyniku pozytywnego lub negatywnego, które zwykle są z góry znane, np. pozytywnym wynikiem próby Trommera zawsze będzie pojawienie się pomarańczowego zabarwienia. Wynik pozytywny oznacza ni mniej ni więcej niż to, że odpowiedź na postawione pytanie brzmi „tak”: “Czy w danej próbce znajdował się związek X? Tak.” Analogicznie wynik negatywny oznacza odpowiedź „nie”.  Ale… tu trzeba zaznaczyć ważną rzecz. O ile wynik pozytywny jest w zasadzie z góry określony, o tyle każdy wynik niebędący wynikiem pozytywnym to wynik negatywny. Może przybierać różne formy. Może to być brak objawów reakcji lub pojawienie się określonej barwy roztworu czy osadu (jak czarny osad w próbie Trommera). Dotyczy to jednak sytuacji, w której nie mamy żadnych związków, które z odczynnikiem reagują. Może się jednak zdarzyć, że związki chemiczne znajdujące się w danej próbce nie ulegają danej próbie, ale reagują z odczynnikiem w inny sposób. Najlepszym przykładem jest Cu(OH)₂, który jest wykorzystywany w wielu różnych próbach dając różne wyniki.

Podsumowując:

• reakcja – przemiana substratów w nowe związki chemiczne
• doświadczenie – szereg czynności, który ma na celu odpowiedzieć na stawiane przez nas pytanie. W opisie powinno zawierać: cel, opis przebiegu doświadczenia, obserwacje i wnioski.
• próba – powszechnie znane doświadczenie, pozwalające wykrywać konkretne związki w badanych próbkach. Odpowiada na pytanie: “Czy w danej próbce znajduje się związek X?“