Epoka e Hekurit - Pjesa 3

Numri i fundit për metalin numër një të qytetërimit tonë dhe marrëdhëniet e tij. Eksperimentet e deritanishme kanë treguar se ky është një objekt interesant për kërkime në laboratorin e shtëpisë. Eksperimentet e sotme do të jenë jo më pak interesante dhe do t'ju lejojnë t'i hidhni një vështrim ndryshe disa aspekteve të kimisë.

Një nga eksperimentet në pjesën e parë të artikullit ishte oksidimi i një precipitati të gjelbër të hidroksidit të hekurit (II) në hidroksid hekuri kafe (III) me një tretësirë ​​të H.₂O₂. Peroksidi i hidrogjenit dekompozohet nën ndikimin e shumë faktorëve, duke përfshirë përbërjet e hekurit (në eksperiment u gjetën flluska oksigjeni). Ju do ta përdorni këtë efekt për të treguar...

… Si funksionon një katalizator

sigurisht përshpejton reagimin, por - ia vlen të kujtohet - vetëm një që mund të ndodhë në kushte të caktuara (edhe pse ndonjëherë shumë ngadalë, madje edhe në mënyrë të padukshme). Vërtetë, ekziston një pohim se katalizatori përshpejton reagimin, por nuk merr pjesë në të vetë. Hmm... pse shtohet fare? Kimia nuk është magji (ndonjëherë kështu më duket, dhe "e zezë" në boot), dhe me një eksperiment të thjeshtë, do ta shihni katalizatorin në veprim.

Së pari përgatitni pozicionin tuaj. Do t'ju duhet një tabaka për të mbajtur tavolinën nga vërshimet, doreza mbrojtëse dhe syze ose një maskë. Ju keni të bëni me një reagent kaustik: perhidrol (30% tretësirë ​​e peroksidit të hidrogjenit H₂O₂) dhe tretësirë ​​e klorurit të hekurit (III) FeCl₃. Veproni me mençuri, veçanërisht kujdesuni për sytë: lëkura e duarve të djegura me pehydrol rigjenerohet, por sytë jo. (1).

2. Avulluesi në të majtë përmban vetëm ujë, në të djathtë - ujë me shtimin e perhidrolit. Ju derdhni një tretësirë ​​të klorurit të hekurit (III) në të dyja

3. Ecuria e reaksionit, pas përfundimit të tij, katalizatori rigjenerohet

Hidheni në një avullues prej porcelani dhe shtoni dy herë më shumë ujë (reaksioni ndodh edhe me peroksid hidrogjeni, por në rastin e një tretësire 3%, efekti është pothuajse i dukshëm). Ju keni marrë afërsisht 10% zgjidhje të H₂O₂ (perhidrol komercial i holluar 1:2 me ujë). Hidhni ujë të mjaftueshëm në avulluesin e dytë në mënyrë që çdo enë të ketë të njëjtën sasi lëngu (kjo do të jetë kuadri juaj i referencës). Tani shtoni 1-2 cm në të dy avulloret.³ Tretësirë ​​10% FeCl₃ dhe vëzhgoni me kujdes ecurinë e testit (2).

Në avulluesin e kontrollit, lëngu ka një ngjyrë të verdhë për shkak të joneve të hidratuar të Fe.³⁺. Nga ana tjetër, në një enë me peroksid hidrogjeni ndodhin shumë gjëra: përmbajtja merr ngjyrë kafe, gazi lirohet intensivisht dhe lëngu në avullues nxehet shumë ose edhe vlon. Fundi i reaksionit shënohet nga ndërprerja e evolucionit të gazit dhe një ndryshim në ngjyrën e përmbajtjes në të verdhë, si në sistemin e kontrollit (3). Ju ishit vetëm një dëshmitar funksionimi i konvertuesit katalitik, por a e dini se çfarë ndryshimesh kanë ndodhur në anije?

Ngjyra kafe vjen nga përbërjet hekuri që formohen si rezultat i reagimit:

Gazi që nxirret intensivisht nga avulluesi është, natyrisht, oksigjen (mund të kontrolloni nëse një flakë e ndezur fillon të digjet mbi sipërfaqen e lëngut). Në hapin tjetër, oksigjeni i çliruar në reaksionin e mësipërm oksidon kationet Fe.²⁺:

Jonet e rigjeneruara të Fe³⁺ sërish marrin pjesë në reagimin e parë. Procesi përfundon kur të jetë konsumuar i gjithë peroksidi i hidrogjenit, gjë që do ta vini re pasi ngjyra e verdhë kthehet në përmbajtjen e avulluesit. Kur shumëzoni të dyja anët e ekuacionit të parë me dy dhe e shtoni anash me të dytin, dhe më pas anuloni të njëjtat terma në anët e kundërta (si në një ekuacion normal matematikor), merrni ekuacionin e reagimit të shpërndarjes H₂O₂. Ju lutemi vini re se nuk ka jone hekuri në të, por për të treguar rolin e tyre në transformim, shkruani ato sipër shigjetës:

Peroksidi i hidrogjenit gjithashtu zbërthehet në mënyrë spontane sipas ekuacionit të mësipërm (natyrisht pa jone hekuri), por ky proces është mjaft i ngadalshëm. Shtimi i një katalizatori e ndryshon mekanizmin e reagimit në atë që është më i lehtë për t'u zbatuar dhe për këtë arsye përshpejton të gjithë konvertimin. Pra, pse ideja që katalizatori nuk është i përfshirë në reagim? Ndoshta sepse rigjenerohet gjatë procesit dhe mbetet i pandryshuar në përzierjen e produkteve (në eksperiment, ngjyra e verdhë e joneve të Fe(III) shfaqet para dhe pas reagimit). Pra, mbani mend atë katalizatori është i përfshirë në reaksion dhe është pjesa aktive.

Për probleme me H.₂O₂

4. Katalaza zbërthen peroksidin e hidrogjenit (tub në të majtë), duke shtuar një zgjidhje EDTA shkatërron enzimën (tubi në të djathtë)

Enzimat janë gjithashtu katalizatorë, por ato veprojnë në qelizat e organizmave të gjallë. Natyra përdori jone hekuri në qendrat aktive të enzimave që përshpejtojnë reaksionet e oksidimit dhe reduktimit. Kjo është për shkak të ndryshimeve të vogla të përmendura tashmë në valencën e hekurit (nga II në III dhe anasjelltas). Një nga këto enzima është katalaza, e cila mbron qelizat nga produkti shumë toksik i konvertimit qelizor të oksigjenit - peroksidi i hidrogjenit. Mund të merrni lehtësisht katalazë: grijini patatet dhe derdhni ujë mbi pure patatesh. Lëreni pezullimin të bjerë deri në fund dhe hidhni supernatantin.

Hidhni 5 cm në provëz.³ ekstrakt patate dhe shtoni 1 cm³ peroksid hidrogjeni. Përmbajtja është shumë e shkumëzuar, madje mund të "dalë" nga provëza, prandaj provojeni në një tabaka. Katalaza është një enzimë shumë efikase, një molekulë katalaze mund të shpërbëjë deri në disa milionë molekula H në një minutë.₂O₂.

Pas derdhjes së ekstraktit në epruvetën e dytë, shtoni 1-2 ml³ Tretësira EDTA (acidi edetik i natriumit) dhe përmbajtja përzihet. Nëse tani shtoni një sasi të peroksidit të hidrogjenit, nuk do të shihni asnjë dekompozim të peroksidit të hidrogjenit. Arsyeja është formimi i një kompleksi jonik hekuri shumë të qëndrueshëm me EDTA (ky reagent reagon me shumë jone metalikë, i cili përdoret për përcaktimin dhe largimin e tyre nga mjedisi). Kombinimi i joneve të Fe³⁺ me EDTA bllokoi vendin aktiv të enzimës dhe për pasojë inaktivizoi katalazën (4).

Unazë martese prej hekuri

Në kiminë analitike, identifikimi i shumë joneve bazohet në formimin e precipitateve pak të tretshëm. Sidoqoftë, një vështrim i përciptë në tabelën e tretshmërisë do të tregojë se anionet e nitratit (V) dhe nitratit (III) (kripërat e të parit quhen thjesht nitrate, dhe të dytat - nitritet) praktikisht nuk formojnë një precipitat.

Sulfati i hekurit (II) FeSO vjen në shpëtim në zbulimin e këtyre joneve.₄. Përgatitni reagentët. Përveç kësaj kripe, do t'ju duhet një zgjidhje e koncentruar e acidit sulfurik (VI) H₂SO₄ dhe një zgjidhje e holluar 10-15% e këtij acidi (kini kujdes kur holloni, derdhni, natyrisht, "acid në ujë"). Përveç kësaj, kripërat që përmbajnë anionet e zbuluara, të tilla si KNO₃, NaNO₃, NaNO₂. Përgatitni një tretësirë ​​të koncentruar FeSO.₄ dhe tretësirat e kripërave të të dy anioneve (një e katërta e lugës së çajit kripë tretet në rreth 50 cm³ ujë).

5. Rezultati pozitiv i testit të unazës.

Reagentët janë gati, është koha për të eksperimentuar. Hidhni 2-3 cm në dy tuba³ Zgjidhja FeSO₄. Pastaj shtoni disa pika tretësirë ​​të koncentruar N.₂SO₄. Duke përdorur një pipetë, mblidhni një pjesë të tretësirës së nitritit (p.sh. NaNO₂) dhe hidheni në mënyrë që të rrjedhë poshtë murit të epruvetës (kjo është e rëndësishme!). Në të njëjtën mënyrë, derdhni një pjesë të tretësirës së kripës (për shembull, KNO₃). Nëse të dy tretësirat derdhen me kujdes, rrathët kafe do të shfaqen në sipërfaqe (prandaj dhe emri i zakonshëm për këtë test, reaksion unazor) (5). Efekti është interesant, por ju keni të drejtë të zhgënjeheni, ndoshta edhe të indinjoheni (në fund të fundit ky është një test analitik? Rezultatet janë të njëjta në të dyja rastet!).

Megjithatë, bëni një eksperiment tjetër. Këtë herë shtoni H të holluar.₂SO₄. Pas injektimit të tretësirave të nitrateve dhe nitriteve (si më parë), do të vini re një rezultat pozitiv vetëm në një epruvetë - atë me tretësirën NaNO.₂. Këtë herë ndoshta nuk keni ndonjë shqetësim për dobinë e testit të unazës: reagimi në një mjedis pak acid lejon që dy jonet të dallohen qartë.

Mekanizmi i reagimit bazohet në zbërthimin e të dy llojeve të joneve të nitratit me lëshimin e oksidit nitrik (II) NO (në këtë rast, joni i hekurit oksidohet nga dy deri në tre shifra). Kombinimi i jonit Fe(II) me NO ka një ngjyrë kafe dhe i jep ngjyrë unazës (bëhet nëse testi është bërë saktë, thjesht duke përzier tretësirat do të merrni vetëm ngjyrën e errët të epruvetës, por - ju pranoni - nuk do të ketë një efekt kaq interesant). Megjithatë, zbërthimi i joneve të nitrateve kërkon një mjedis reaksioni shumë acid, ndërsa nitrit kërkon vetëm acidifikim të lehtë, pra dallimet e vërejtura gjatë provës.

Hekuri në Shërbimin Sekret

Njerëzit gjithmonë kanë pasur diçka për të fshehur. Krijimi i ditarit përfshinte gjithashtu zhvillimin e metodave për mbrojtjen e informacionit të tillë të transmetuar - enkriptimin ose fshehjen e tekstit. Për metodën e fundit janë shpikur një shumëllojshmëri bojërash simpatike. Këto janë substancat për të cilat i keni krijuar mbishkrimi nuk është i dukshëmmegjithatë, zbulohet nën ndikimin, për shembull, të ngrohjes ose trajtimit me një substancë tjetër (zhvilluesi). Përgatitja e bojës së bukur dhe zhvilluesi i saj nuk është e vështirë. Mjafton të gjesh reagimin në të cilin formohet një produkt me ngjyrë. Është mirë që vetë boja të jetë e pangjyrë, atëherë mbishkrimi i bërë prej tyre do të jetë i padukshëm në një substrat të çdo ngjyre.

Përbërjet e hekurit gjithashtu bëjnë bojëra tërheqëse. Pas kryerjes së testeve të përshkruara më parë, tretësirat e hekurit (III) dhe klorurit FeCl mund të propozohen si bojëra simpatike.₃, tiocianid kaliumi KNCS dhe ferrocianidi i kaliumit K₄[Fe(CN)₆]. Në reaksionin FeCl₃ me cianid do të bëhet i kuq, dhe me ferrocianid do të bëhet blu. Ato janë më të përshtatshme si bojëra. tretësirat e tiocianatit dhe ferrocianiditmeqenëse janë të pangjyrë (në rastin e fundit, tretësira duhet të jetë e holluar). Mbishkrimi është bërë me një zgjidhje të verdhë të FeCl.₃ mund të shihet në letër të bardhë (përveç nëse karta është gjithashtu e verdhë).

6. Bojë për vetulla me dy ngjyra është e mirë

7. Bojë simpatike e acidit salicilik

Përgatitni solucione të holluara të të gjitha kripërave dhe përdorni një furçë ose shkrepëse për të shkruar në letra me një tretësirë ​​cianidi dhe ferrocianidi. Përdorni një furçë të ndryshme për secilën për të shmangur kontaminimin e reagentëve. Kur të thahet, vishni doreza mbrojtëse dhe lagni pambukun me tretësirën FeCl.₃. Tretësirë ​​e klorurit të hekurit (III). gërryes dhe lë njolla të verdha që kthehen në kafe me kalimin e kohës. Për këtë arsye shmangni njollosjen e lëkurës dhe mjedisit me të (eksperimentin e kryeni në tabaka). Përdorni një shtupë pambuku për të prekur një copë letre për të lagur sipërfaqen e saj. Nën ndikimin e zhvilluesit, do të shfaqen shkronjat e kuqe dhe blu. Ju gjithashtu mund të shkruani me të dy bojë në një fletë letre, atëherë mbishkrimi i zbuluar do të jetë me dy ngjyra (6). Alkooli salicilik (2% acid salicilik në alkool) është gjithashtu i përshtatshëm si bojë blu (7).

Kjo përfundon artikullin me tre pjesë mbi hekurin dhe përbërjet e tij. Ju zbuluat se ky është një element i rëndësishëm, dhe përveç kësaj, ju lejon të kryeni shumë eksperimente interesante. Sidoqoftë, ne ende do të përqendrohemi në temën "e hekurt", sepse brenda një muaji do të takoni armikun e tij më të keq - korrozioni.

Shih gjithashtu: