Ystertydperk - Deel 3

Die jongste uitgawe oor die nommer een metaal van ons beskawing en sy verhoudings. Eksperimente wat tot dusver uitgevoer is, het getoon dat dit 'n interessante voorwerp vir navorsing in die tuislaboratorium is. Vandag se eksperimente sal nie minder interessant wees nie en sal jou toelaat om 'n ander blik op sommige aspekte van chemie te neem.

Een van die eksperimente in die eerste deel van die artikel was die oksidasie van 'n groenerige neerslag van yster (II) hidroksied na bruin yster (III) hidroksied met 'n oplossing van H₂O₂. Waterstofperoksied ontbind onder die invloed van baie faktore, insluitend ysterverbindings (suurstofborrels is in die eksperiment gevind). Jy sal hierdie effek gebruik om te wys...

… Hoe 'n katalisator werk

natuurlik versnel die reaksie, maar - dit is die moeite werd om te onthou - slegs een wat onder gegewe toestande kan voorkom (hoewel soms baie stadig, selfs onmerkbaar). Daar is weliswaar 'n bewering dat die katalisator die reaksie versnel, maar nie self daaraan deelneem nie. Hmm... hoekom word dit enigsins bygevoeg? Chemie is nie magie nie (soms lyk dit vir my so, en "swart" om te begin), en met 'n eenvoudige eksperiment sal jy die katalisator in aksie sien.

Berei eers jou posisie voor. Jy sal 'n skinkbord nodig hê om te verhoed dat die tafel oorstroom, beskermende handskoene en 'n bril of 'n visor. Jy het te doen met 'n bytende reagens: perhidrol (30% waterstofperoksiedoplossing H₂O₂) en yster(III)chloriedoplossing FeCl₃. Tree verstandig op, sorg veral vir jou oë: die vel van die hande wat met pehidrol verbrand word, herstel, maar die oë nie. (1).

2. Die verdamper aan die linkerkant bevat slegs water, aan die regterkant - water met die byvoeging van perhidrol. Jy gooi 'n oplossing van yster(III)chloried in albei

3. Die verloop van die reaksie, na voltooiing daarvan, word die katalisator geregenereer

Gooi in 'n porseleinverdamper en voeg twee keer soveel water by (die reaksie vind ook plaas met waterstofperoksied, maar in die geval van 'n 3% oplossing is die effek skaars merkbaar). Jy het ongeveer 10% oplossing van H ontvang₂O₂ (kommersiële perhidrol verdun 1:2 met water). Gooi genoeg water in die tweede verdamper sodat elke houer dieselfde hoeveelheid vloeistof het (dit sal jou verwysingsraamwerk wees). Voeg nou 1-2 cm by albei stoombote.³ 10% FeCl oplossing₃ en let noukeurig op die vordering van die toets (2).

In die kontrole-verdamper het die vloeistof 'n gelerige kleur as gevolg van gehidreerde Fe-ione.³⁺. Aan die ander kant gebeur daar baie dinge in 'n houer met waterstofperoksied: die inhoud word bruin, die gas word intensief vrygestel, en die vloeistof in die verdamper word baie warm of selfs kook. Die einde van die reaksie word gekenmerk deur die staking van gasontwikkeling en 'n verandering in die kleur van die inhoud na geel, soos in die beheerstelsel (3). Jy was net 'n getuie katalitiese omsetter werking, maar weet jy watter veranderinge in die vaartuig plaasgevind het?

Die bruin kleur kom van die ysterhoudende verbindings wat as gevolg van die reaksie vorm:

Die gas wat intensief uit die verdamper uitgestoot word, is natuurlik suurstof (jy kan kyk of 'n gloeiende vlam bo die oppervlak van die vloeistof begin brand). In die volgende stap oksideer die suurstof wat in die bogenoemde reaksie vrygestel word die Fe-katione.²⁺:

Geregenereerde Fe-ione³⁺ hulle neem weer deel aan die eerste reaksie. Die proses eindig wanneer al die waterstofperoksied opgebruik is, wat jy sal sien as die gelerige kleur na die inhoud van die verdamper terugkeer. Wanneer jy albei kante van die eerste vergelyking met twee vermenigvuldig en dit sywaarts by die tweede tel, en dan dieselfde terme aan teenoorgestelde kante kanselleer (soos in 'n normale wiskundige vergelyking), kry jy die verdelingsreaksievergelyking H₂O₂. Neem asseblief kennis dat daar geen ysterione in is nie, maar om hul rol in die transformasie aan te dui, tik hulle bo die pyltjie:

Waterstofperoksied ontbind ook spontaan volgens bogenoemde vergelyking (natuurlik sonder ysterione), maar hierdie proses is taamlik stadig. Die byvoeging van 'n katalisator verander die reaksiemeganisme na een wat makliker is om te implementeer en dus die hele omskakeling versnel. So hoekom die idee dat die katalisator nie by die reaksie betrokke is nie? Waarskynlik omdat dit in die proses geregenereer word en onveranderd bly in die mengsel van produkte (in die eksperiment kom die geel kleur van Fe(III)-ione beide voor en na die reaksie voor). So onthou dit die katalisator is betrokke by die reaksie en is die aktiewe deel.

Vir probleme met H.₂O₂

4. Katalase ontbind waterstofperoksied (buis aan die linkerkant), die byvoeging van 'n EDTA-oplossing vernietig die ensiem (buis aan die regterkant)

Ensieme is ook katalisators, maar hulle werk in die selle van lewende organismes. Die natuur het ysterione gebruik in die aktiewe sentrums van ensieme wat oksidasie- en reduksiereaksies versnel. Dit is as gevolg van die reeds genoemde geringe veranderinge in die valensie van yster (van II tot III en omgekeerd). Een van hierdie ensieme is katalase, wat selle beskerm teen die hoogs giftige produk van sellulêre suurstofomskakeling - waterstofperoksied. Jy kan maklik katalase kry: druk aartappels fyn en gooi water oor kapokaartappels. Laat die suspensie na onder sink en gooi die supernatant weg.

Gooi 5 cm in die proefbuis.³ aartappelaftreksel en voeg 1 cm by³ waterstofperoksied. Die inhoud is baie skuimerig, dit kan selfs uit die proefbuis "kom", so probeer dit op 'n skinkbord. Katalase is 'n baie doeltreffende ensiem, een molekule katalase kan tot 'n paar miljoen H-molekules in 'n minuut afbreek.₂O₂.

Nadat die ekstrak in die tweede proefbuis gegooi is, voeg 1-2 ml by³ EDTA-oplossing (natrium-edetiensuur) en die inhoud word gemeng. As jy nou 'n skeut waterstofperoksied byvoeg, sal jy geen ontbinding van waterstofperoksied sien nie. Die rede is die vorming van 'n baie stabiele ysterioonkompleks met EDTA (hierdie reagens reageer met baie metaalione, wat gebruik word om hulle te bepaal en uit die omgewing te verwyder). Kombinasie van Fe-ione³⁺ met EDTA geblokkeer die aktiewe plek van die ensiem en gevolglik geïnaktiveer katalase (4).

Yster trouring

In analitiese chemie is die identifikasie van baie ione gebaseer op die vorming van moeilik oplosbare neerslae. Maar 'n vlugtige blik op die oplosbaarheidstabel sal wys dat die nitraat (V) en nitraat (III) anione (soute van die eerste word bloot nitrate genoem, en die tweede - nitriete) feitlik nie 'n neerslag vorm nie.

Yster (II) sulfaat FeSO kom tot die redding in die opsporing van hierdie ione.₄. Berei die reagense voor. Benewens hierdie sout, benodig jy 'n gekonsentreerde oplossing van swaelsuur (VI) H₂SO₄ en 'n verdunde 10-15% oplossing van hierdie suur (wees versigtig wanneer jy verdun, natuurlik "suur in water" gooi). Daarbenewens soute wat die bespeurde anione bevat, soos KNO₃, naNO₃, naNO₂. Berei 'n gekonsentreerde FeSO-oplossing voor.₄ en oplossings van soute van beide anione ('n kwart teelepel sout word in ongeveer 50 cm opgelos³ water).

5. Positiewe uitslag van die ringtoets.

Die reagense is gereed, dit is tyd om te eksperimenteer. Gooi 2-3 cm in twee buise³ FeSO oplossing₄. Voeg dan 'n paar druppels gekonsentreerde N oplossing by.₂SO₄. Gebruik 'n pipet en versamel 'n aliquot van die nitrietoplossing (bv. NaNO₂) en gooi dit in sodat dit teen die wand van die proefbuis afvloei (dit is belangrik!). Gooi op dieselfde manier 'n deel van die salpeteroplossing in (byvoorbeeld KNO₃). As beide oplossings versigtig gegiet word, sal bruin sirkels op die oppervlak verskyn (vandaar die algemene naam vir hierdie toets, ringreaksie) (5). Die effek is interessant, maar jy het die reg om teleurgesteld te wees, dalk selfs verontwaardig (Dit is tog 'n analitiese toets? Die resultate is dieselfde in albei gevalle!).

Doen egter 'n ander eksperiment. Voeg hierdie keer verdunde H by.₂SO₄. Nadat jy nitraat- en nitrietoplossings ingespuit het (soos voorheen), sal jy 'n positiewe resultaat in slegs een proefbuis sien - die een met die NaNO-oplossing.₂. Hierdie keer het jy waarskynlik geen kommentaar oor die bruikbaarheid van die ringtoets nie: die reaksie in 'n effens suur medium laat jou toe om duidelik tussen twee ione te onderskei.

Die reaksiemeganisme is gebaseer op die ontbinding van beide tipes nitraatione met die vrystelling van stikstofoksied (II) NO (in hierdie geval word die ysterioon van twee tot drie syfers geoksideer). Die kombinasie van die Fe(II)-ioon met NO het 'n bruin kleur en gee die ring 'n kleur (dit word gedoen as die toets korrek gedoen is, deur bloot die oplossings te meng sal jy net die donker kleur van die proefbuis kry, maar - jy erken - daar sal nie so 'n interessante effek wees nie). Die ontbinding van nitraatione vereis egter 'n sterk suur reaksiemedium, terwyl nitriet slegs effense versuring vereis, vandaar die waargenome verskille tydens die toets.

Yster in die Geheime Diens

Mense het nog altyd iets gehad om weg te steek. Die skepping van die joernaal het ook die ontwikkeling van metodes behels om sulke oorgedrade inligting te beskerm – enkripsie of die wegsteek van die teks. 'n Verskeidenheid simpatieke ink is vir laasgenoemde metode uitgevind. Dit is die stowwe waarvoor jy dit gemaak het die inskripsie is nie sigbaar niedit word egter openbaar onder die invloed van byvoorbeeld verhitting of behandeling met 'n ander stof (ontwikkelaar). Dit is nie moeilik om mooi ink en sy ontwikkelaar voor te berei nie. Dit is genoeg om die reaksie te vind waarin 'n gekleurde produk gevorm word. Dit is die beste dat die ink self kleurloos is, dan sal die inskripsie wat hulle gemaak het, onsigbaar wees op 'n substraat van enige kleur.

Ysterverbindings maak ook aantreklike ink. Nadat die voorheen beskryfde toetse uitgevoer is, kan oplossings van yster (III) en FeCl-chloried as simpatieke ink voorgestel word.₃, kaliumtiosianied KNCS en kaliumferrosianied K₄[Fe(CN)₆]. In die FeCl-reaksie₃ met sianied sal dit rooi word, en met ferrosianied sal dit blou word. Hulle is beter geskik as ink. oplossings van tiosianaat en ferrosianiedaangesien hulle kleurloos is (in laasgenoemde geval moet die oplossing verdun word). Die inskripsie is gemaak met 'n gelerige oplossing van FeCl.₃ dit kan op wit papier gesien word (tensy die kaart ook geel is).

6. Tweekleurmaskara is goed

7. Simpatiese salisielsuur-ink

Berei verdunde oplossings van alle soute voor en gebruik 'n kwas of vuurhoutjie om op die kaarte te skryf met 'n oplossing van sianied en ferrosianied. Gebruik 'n ander kwas vir elkeen om te verhoed dat die reagense besoedel word. Wanneer dit droog is, trek beskermende handskoene aan en maak die katoen nat met die FeCl-oplossing.₃. Yster (III) chloried oplossing korrosief en laat geel kolle wat mettertyd bruin word. Vermy om hierdie rede om die vel en die omgewing daarmee te vlek (voer die eksperiment op 'n skinkbord uit). Gebruik 'n watte depper om 'n stuk papier aan te raak om sy oppervlak te demp. Onder die invloed van die ontwikkelaar sal rooi en blou letters verskyn. Dit is ook moontlik om met albei ink op een vel papier te skryf, dan sal die geopenbaarde inskripsie tweekleurig wees (6). Salisielalkohol (2% salisielsuur in alkohol) is ook geskik as 'n blou ink (7).

Dit sluit die drieledige artikel oor yster en sy verbindings af. Jy het uitgevind dat dit 'n belangrike element is, en boonop laat dit jou toe om baie interessante eksperimente uit te voer. Ons sal egter steeds fokus op die "yster" onderwerp, want oor 'n maand sal jy sy ergste vyand ontmoet - korrosie.

Sien ook: