Zaman Besi - Bahagian 3

Isu terbaru tentang logam nombor satu tamadun kita dan hubungannya. Eksperimen yang dijalankan setakat ini telah menunjukkan bahawa ini adalah objek yang menarik untuk penyelidikan di makmal rumah. Percubaan hari ini akan menjadi tidak kurang menarik dan akan membolehkan anda melihat secara berbeza beberapa aspek kimia.

Salah satu eksperimen dalam bahagian pertama artikel ialah pengoksidaan mendakan kehijauan besi (II) hidroksida kepada besi perang (III) hidroksida dengan larutan H.₂O₂. Hidrogen peroksida terurai di bawah pengaruh banyak faktor, termasuk sebatian besi (buih oksigen ditemui dalam eksperimen). Anda akan menggunakan kesan ini untuk menunjukkan...

… Cara pemangkin berfungsi

sudah tentu mempercepatkan tindak balas, tetapi - perlu diingat - hanya satu yang boleh berlaku dalam keadaan tertentu (walaupun kadangkala sangat perlahan, malah tidak dapat dilihat). Benar, terdapat dakwaan bahawa pemangkin mempercepatkan tindak balas, tetapi tidak mengambil bahagian di dalamnya sendiri. Hmm... kenapa ditambah sekali? Kimia bukanlah sihir (kadang-kadang ia kelihatan begitu kepada saya, dan "hitam" untuk boot), dan dengan percubaan mudah, anda akan melihat pemangkin dalam tindakan.

Mula-mula sediakan kedudukan anda. Anda memerlukan dulang untuk mengelakkan meja daripada banjir, sarung tangan pelindung dan cermin mata atau visor. Anda berurusan dengan reagen kaustik: perhydrol (30% larutan hidrogen peroksida H₂O₂) dan larutan besi (III) klorida FeCl₃. Bertindak dengan bijak, terutamanya menjaga mata anda: kulit tangan yang terbakar dengan pehydrol menjana semula, tetapi mata tidak. (1).

2. Penyejat di sebelah kiri hanya mengandungi air, di sebelah kanan - air dengan penambahan perhydrol. Anda tuangkan larutan besi (III) klorida ke dalam kedua-duanya

3. Perjalanan tindak balas, selepas siap, pemangkin dijana semula

Tuangkan ke dalam penyejat porselin dan tambah dua kali lebih banyak air (tindak balas juga berlaku dengan hidrogen peroksida, tetapi dalam kes larutan 3%, kesannya hampir tidak ketara). Anda menerima kira-kira 10% larutan H₂O₂ (perhydrol komersial dicairkan 1:2 dengan air). Tuangkan air yang mencukupi ke dalam penyejat kedua supaya setiap bekas mempunyai jumlah cecair yang sama (ini akan menjadi kerangka rujukan anda). Sekarang tambah 1-2 cm pada kedua-dua pengukus.³ 10% larutan FeCl₃ dan perhatikan dengan teliti kemajuan ujian (2).

Dalam penyejat kawalan, cecair mempunyai warna kekuningan disebabkan oleh ion Fe terhidrat.³⁺. Sebaliknya, banyak perkara berlaku dalam bekas dengan hidrogen peroksida: kandungannya menjadi coklat, gas dibebaskan secara intensif, dan cecair dalam penyejat menjadi sangat panas atau bahkan mendidih. Penghujung tindak balas ditandakan dengan pemberhentian evolusi gas dan perubahan dalam warna kandungan kepada kuning, seperti dalam sistem kawalan (3). Awak cuma saksi operasi penukar pemangkin, tetapi adakah anda tahu apakah perubahan yang telah berlaku dalam kapal?

Warna coklat berasal dari sebatian ferus yang terbentuk akibat tindak balas:

Gas yang dikeluarkan secara intensif daripada penyejat adalah, sudah tentu, oksigen (anda boleh menyemak sama ada nyalaan bercahaya mula membakar di atas permukaan cecair). Dalam langkah seterusnya, oksigen yang dibebaskan dalam tindak balas di atas mengoksidakan kation Fe.²⁺:

Ion Fe yang dijana semula³⁺ mereka sekali lagi mengambil bahagian dalam reaksi pertama. Proses ini berakhir apabila semua hidrogen peroksida telah digunakan, yang anda akan perhatikan apabila warna kekuningan kembali ke kandungan penyejat. Apabila anda mendarab kedua-dua belah persamaan pertama dengan dua dan menambahnya ke sisi ke kedua, dan kemudian membatalkan sebutan yang sama pada sisi bertentangan (seperti dalam persamaan matematik biasa), anda mendapat persamaan tindak balas taburan H₂O₂. Sila ambil perhatian bahawa tiada ion besi di dalamnya, tetapi untuk menunjukkan peranannya dalam transformasi, taipkannya di atas anak panah:

Hidrogen peroksida juga secara spontan terurai mengikut persamaan di atas (jelas tanpa ion besi), tetapi proses ini agak perlahan. Penambahan mangkin mengubah mekanisme tindak balas kepada yang lebih mudah untuk dilaksanakan dan oleh itu mempercepatkan keseluruhan penukaran. Jadi mengapa idea bahawa pemangkin tidak terlibat dalam tindak balas? Mungkin kerana ia dijana semula dalam proses dan kekal tidak berubah dalam campuran produk (dalam eksperimen, warna kuning ion Fe(III) berlaku sebelum dan selepas tindak balas). Jadi ingat itu mangkin terlibat dalam tindak balas dan merupakan bahagian aktif.

Untuk masalah dengan H.₂O₂

4. Catalase menguraikan hidrogen peroksida (tiub di sebelah kiri), menambah larutan EDTA memusnahkan enzim (tiub di sebelah kanan)

Enzim juga merupakan pemangkin, tetapi ia bertindak dalam sel-sel organisma hidup. Alam semula jadi menggunakan ion besi dalam pusat aktif enzim yang mempercepatkan tindak balas pengoksidaan dan pengurangan. Ini disebabkan oleh perubahan kecil yang telah disebutkan dalam valensi besi (dari II ke III dan sebaliknya). Salah satu daripada enzim ini ialah katalase, yang melindungi sel daripada produk sangat toksik penukaran oksigen selular - hidrogen peroksida. Anda boleh mendapatkan catalase dengan mudah: kentang tumbuk dan tuangkan air ke atas kentang tumbuk. Biarkan suspensi tenggelam ke bahagian bawah dan buang supernatan.

Tuangkan 5 cm ke dalam tabung uji.³ ekstrak kentang dan masukkan 1 cm³ hidrogen peroksida. Kandungannya sangat berbuih, bahkan mungkin "keluar" dari tabung uji, jadi cubalah di atas dulang. Catalase ialah enzim yang sangat cekap, satu molekul katalase boleh memecahkan sehingga beberapa juta molekul H dalam satu minit.₂O₂.

Selepas menuang ekstrak ke dalam tabung uji kedua, tambah 1-2 ml³ Larutan EDTA (asid natrium edetik) dan kandungannya bercampur. Jika anda kini menambah suntikan hidrogen peroksida, anda tidak akan melihat sebarang penguraian hidrogen peroksida. Sebabnya ialah pembentukan kompleks ion besi yang sangat stabil dengan EDTA (reagen ini bertindak balas dengan banyak ion logam, yang digunakan untuk menentukan dan mengeluarkannya dari persekitaran). Gabungan ion Fe³⁺ dengan EDTA menyekat tapak aktif enzim dan akibatnya katalase tidak aktif (4).

Cincin perkahwinan besi

Dalam kimia analitik, pengenalpastian banyak ion adalah berdasarkan pembentukan mendakan mudah larut. Walau bagaimanapun, pandangan sepintas lalu pada jadual keterlarutan akan menunjukkan bahawa anion nitrat (V) dan nitrat (III) (garam yang pertama dipanggil hanya nitrat, dan yang kedua - nitrit) secara praktikalnya tidak membentuk mendakan.

Besi (II) sulfat FeSO datang untuk menyelamatkan dalam mengesan ion-ion ini.₄. Sediakan reagen. Sebagai tambahan kepada garam ini, anda memerlukan larutan asid sulfurik (VI) H yang pekat₂SO₄ dan larutan 10-15% asid ini yang dicairkan (berhati-hati apabila mencairkan, menuangkan, sudah tentu, "asid ke dalam air"). Di samping itu, garam yang mengandungi anion yang dikesan, seperti KNO₃, NaNO₃, NaNO₂. Sediakan larutan FeSO pekat.₄ dan larutan garam kedua-dua anion (suku sudu teh garam dilarutkan dalam kira-kira 50 cm³ air).

5. Keputusan positif ujian cincin.

Reagen sudah sedia, sudah tiba masanya untuk bereksperimen. Tuangkan 2-3 cm ke dalam dua tiub³ larutan FeSO₄. Kemudian tambahkan beberapa titis larutan N pekat.₂SO₄. Menggunakan pipet, kumpulkan aliquot larutan nitrit (cth. NaNO₂) dan tuangkannya supaya ia mengalir ke bawah dinding tabung uji (ini penting!). Dengan cara yang sama, tuangkan sebahagian daripada larutan garam (contohnya, KNO₃). Jika kedua-dua larutan dituangkan dengan teliti, bulatan coklat akan muncul di permukaan (oleh itu nama biasa untuk ujian ini, tindak balas cincin) (5). Kesannya menarik, tetapi anda berhak untuk kecewa, mungkin juga marah (Ini adalah ujian analisis, selepas semua? Keputusan adalah sama dalam kedua-dua kes!).

Walau bagaimanapun, lakukan percubaan lain. Kali ini masukkan H cair.₂SO₄. Selepas menyuntik larutan nitrat dan nitrit (seperti sebelum ini), anda akan melihat keputusan positif dalam hanya satu tabung uji - yang mempunyai larutan NaNO.₂. Kali ini, anda mungkin tidak mempunyai ulasan tentang kegunaan ujian cincin: tindak balas dalam medium berasid sedikit membolehkan anda membezakan dengan jelas antara dua ion.

Mekanisme tindak balas adalah berdasarkan penguraian kedua-dua jenis ion nitrat dengan pembebasan nitrik oksida (II) NO (dalam kes ini, ion besi teroksida daripada dua hingga tiga digit). Gabungan ion Fe(II) dengan NO mempunyai warna coklat dan memberikan warna kepada cincin (ia dilakukan jika ujian dilakukan dengan betul, dengan hanya mencampurkan larutan anda akan mendapat warna gelap tabung uji, tetapi - anda mengakui - tidak akan ada kesan yang menarik). Walau bagaimanapun, penguraian ion nitrat memerlukan medium tindak balas berasid kuat, manakala nitrit hanya memerlukan sedikit pengasidan, oleh itu perbezaan yang diperhatikan semasa ujian.

Besi dalam Perkhidmatan Rahsia

Orang sentiasa mempunyai sesuatu untuk disembunyikan. Penciptaan jurnal juga memerlukan pembangunan kaedah untuk melindungi maklumat yang dihantar - penyulitan atau menyembunyikan teks. Pelbagai dakwat simpati telah dicipta untuk kaedah yang terakhir. Ini adalah bahan yang anda buat untuknya tulisan itu tidak kelihatanbagaimanapun, ia didedahkan di bawah pengaruh, contohnya, pemanasan atau rawatan dengan bahan lain (pembangun). Menyediakan dakwat cantik dan pembangunnya tidak sukar. Ia cukup untuk mencari tindak balas di mana produk berwarna terbentuk. Adalah lebih baik bahawa dakwat itu sendiri tidak berwarna, maka tulisan yang dibuat oleh mereka akan tidak dapat dilihat pada substrat warna apa pun.

Sebatian besi juga menghasilkan dakwat yang menarik. Selepas menjalankan ujian yang diterangkan sebelum ini, larutan besi (III) dan FeCl klorida boleh dicadangkan sebagai dakwat bersimpati.₃, kalium tiosianida KNCS dan kalium ferrosianida K₄[Fe(CN)₆]. Dalam tindak balas FeCl₃ dengan sianida ia akan menjadi merah, dan dengan ferrosianida ia akan menjadi biru. Mereka lebih sesuai sebagai dakwat. larutan tiosianat dan ferosianidakerana ia tidak berwarna (dalam kes kedua, penyelesaian mesti dicairkan). Prasasti itu dibuat dengan larutan FeCl yang berwarna kekuningan.₃ ia boleh dilihat pada kertas putih (kecuali kad itu juga berwarna kuning).

6. Maskara dua tona adalah bagus

7. Dakwat asid salisilik simpatik

Sediakan larutan semua garam yang telah dicairkan dan gunakan berus atau mancis untuk menulis pada kad dengan larutan sianida dan ferrocyanide. Gunakan berus yang berbeza untuk setiap satu untuk mengelakkan pencemaran reagen. Apabila kering, pakai sarung tangan pelindung dan lembapkan kapas dengan larutan FeCl.₃. Larutan besi (III) klorida menghakis dan meninggalkan bintik kuning yang bertukar menjadi coklat dari semasa ke semasa. Atas sebab ini, elakkan mengotorkan kulit dan persekitaran dengannya (lakukan eksperimen di atas dulang). Gunakan swab kapas untuk menyentuh sekeping kertas untuk melembapkan permukaannya. Di bawah pengaruh pembangun, huruf merah dan biru akan muncul. Ia juga mungkin untuk menulis dengan kedua-dua dakwat pada satu helaian kertas, maka inskripsi yang diturunkan akan menjadi dua warna (6). Alkohol salisilik (2% asid salisilik dalam alkohol) juga sesuai sebagai dakwat biru (7).

Ini menyimpulkan artikel tiga bahagian mengenai besi dan sebatiannya. Anda mendapati bahawa ini adalah elemen penting, dan sebagai tambahan, ia membolehkan anda menjalankan banyak eksperimen yang menarik. Walau bagaimanapun, kami masih akan memberi tumpuan kepada topik "besi", kerana dalam sebulan anda akan bertemu musuh terburuknya - kakisan.

Lihat juga: