Panahon ng Bakal - Bahagi 3

Ang pinakabagong isyu tungkol sa numero unong metal ng ating sibilisasyon at mga relasyon nito. Ang mga eksperimento na isinagawa sa ngayon ay nagpakita na ito ay isang kawili-wiling bagay para sa pananaliksik sa laboratoryo sa bahay. Ang mga eksperimento ngayon ay magiging hindi gaanong kawili-wili at magbibigay-daan sa iyo na tingnan ang ibang aspeto ng kimika.

Ang isa sa mga eksperimento sa unang bahagi ng artikulo ay ang oksihenasyon ng isang maberde na precipitate ng iron (II) hydroxide sa brown iron (III) hydroxide na may solusyon ng H.₂O₂. Ang hydrogen peroxide ay nabubulok sa ilalim ng impluwensya ng maraming mga kadahilanan, kabilang ang mga iron compound (mga bula ng oxygen ay natagpuan sa eksperimento). Gagamitin mo ang epektong ito para ipakita...

… Paano gumagana ang isang katalista

siyempre nagpapabilis ng reaksyon, ngunit - ito ay nagkakahalaga ng pag-alala - isa lamang na maaaring mangyari sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon (bagaman kung minsan ay napakabagal, kahit na hindi mahahalata). Totoo, mayroong isang assertion na ang katalista ay nagpapabilis sa reaksyon, ngunit hindi nakikilahok dito mismo. Hmm... bakit ito dinagdag? Ang Chemistry ay hindi magic (kung minsan ito ay tila sa akin, at "itim" sa boot), at sa isang simpleng eksperimento, makikita mo ang katalista sa pagkilos.

Ihanda muna ang iyong posisyon. Kakailanganin mo ang isang tray upang hindi mabaha ang mesa, mga guwantes na pamproteksiyon, at salaming de kolor o isang visor. Nakikitungo ka sa isang caustic reagent: perhydrol (30% hydrogen peroxide solution H₂O₂) at bakal (III) chloride solution na FeCl₃. Kumilos nang matalino, lalo na pangalagaan ang iyong mga mata: ang balat ng mga kamay na sinunog ng pehydrol ay nagbabagong-buhay, ngunit ang mga mata ay hindi. Na (1).

2. Ang evaporator sa kaliwa ay naglalaman lamang ng tubig, sa kanan - tubig na may pagdaragdag ng perhydrol. Magbuhos ka ng solusyon ng iron (III) chloride sa pareho

3. Ang kurso ng reaksyon, pagkatapos ng pagkumpleto nito, ang katalista ay muling nabuo

Ibuhos sa isang porcelain evaporator at magdagdag ng dalawang beses ng mas maraming tubig (ang reaksyon ay nagaganap din sa hydrogen peroxide, ngunit sa kaso ng isang 3% na solusyon, ang epekto ay halos hindi napapansin). Nakatanggap ka ng humigit-kumulang 10% na solusyon ng H₂O₂ (commercial perhydrol diluted 1:2 sa tubig). Ibuhos ang sapat na tubig sa pangalawang evaporator upang ang bawat sisidlan ay may parehong dami ng likido (ito ang iyong magiging frame of reference). Ngayon magdagdag ng 1-2 cm sa parehong mga steamer.³ 10% na solusyon sa FeCl₃ at maingat na obserbahan ang pag-unlad ng pagsusulit (2).

Sa control evaporator, ang likido ay may madilaw na kulay dahil sa hydrated Fe ions.³⁺. Sa kabilang banda, maraming mga bagay ang nangyayari sa isang sisidlan na may hydrogen peroxide: ang mga nilalaman ay nagiging kayumanggi, ang gas ay inilabas nang masinsinan, at ang likido sa evaporator ay nagiging sobrang init o kahit na kumukulo. Ang pagtatapos ng reaksyon ay minarkahan ng pagtigil ng ebolusyon ng gas at pagbabago sa kulay ng mga nilalaman sa dilaw, tulad ng sa control system (3). Saksi ka lang operasyon ng catalytic converter, ngunit alam mo ba kung anong mga pagbabago ang naganap sa sisidlan?

Ang kayumangging kulay ay nagmumula sa mga ferrous compound na nabuo bilang resulta ng reaksyon:

Ang gas na intensively ejected mula sa evaporator ay, siyempre, oxygen (maaari mong suriin kung ang isang kumikinang na apoy ay nagsimulang mag-burn sa itaas ng ibabaw ng likido). Sa susunod na hakbang, ang oxygen na inilabas sa reaksyon sa itaas ay nag-oxidize sa mga Fe cation.²⁺:

Muling nabuong mga ion ng Fe³⁺ muli silang nakikibahagi sa unang reaksyon. Ang proseso ay nagtatapos kapag ang lahat ng hydrogen peroxide ay naubos na, na mapapansin mo habang ang madilaw na kulay ay bumalik sa mga nilalaman ng evaporator. Kapag pinarami mo ang magkabilang panig ng unang equation sa dalawa at idinagdag mo ito patagilid sa pangalawa, at pagkatapos ay kanselahin ang parehong mga termino sa magkasalungat na panig (tulad ng sa isang normal na equation sa matematika), makukuha mo ang distribution reaction equation H₂O₂. Pakitandaan na walang mga iron ions dito, ngunit upang ipahiwatig ang kanilang papel sa pagbabago, i-type ang mga ito sa itaas ng arrow:

Ang hydrogen peroxide ay kusang nabubulok din ayon sa equation sa itaas (malinaw na walang iron ions), ngunit ang prosesong ito ay medyo mabagal. Ang pagdaragdag ng isang katalista ay nagbabago sa mekanismo ng reaksyon sa isa na mas madaling ipatupad at samakatuwid ay nagpapabilis sa buong conversion. Kaya bakit ang ideya na ang katalista ay hindi kasangkot sa reaksyon? Marahil dahil ito ay muling nabuo sa proseso at nananatiling hindi nagbabago sa pinaghalong mga produkto (sa eksperimento, ang dilaw na kulay ng Fe(III) ions ay nangyayari bago at pagkatapos ng reaksyon). Kaya tandaan mo yan ang katalista ay kasangkot sa reaksyon at ang aktibong bahagi.

Para sa problema kay H.₂O₂

4. Nabubulok ng Catalase ang hydrogen peroxide (tube sa kaliwa), ang pagdaragdag ng solusyon sa EDTA ay sumisira sa enzyme (tube sa kanan)

Ang mga enzyme ay mga catalyst din, ngunit kumikilos sila sa mga selula ng mga buhay na organismo. Ginamit ng kalikasan ang mga iron ions sa mga aktibong sentro ng mga enzyme na nagpapabilis sa mga reaksyon ng oksihenasyon at pagbabawas. Ito ay dahil sa nabanggit na bahagyang pagbabago sa valency ng bakal (mula II hanggang III at kabaliktaran). Ang isa sa mga enzyme na ito ay catalase, na nagpoprotekta sa mga selula mula sa lubhang nakakalason na produkto ng cellular oxygen conversion - hydrogen peroxide. Madali kang makakakuha ng catalase: mash potato at buhusan ng tubig ang mashed potato. Hayaang lumubog ang suspensyon sa ibaba at itapon ang supernatant.

Ibuhos ang 5 cm sa test tube.³ katas ng patatas at magdagdag ng 1 cm³ hydrogen peroxide. Ang nilalaman ay napakabula, maaari pa itong "gumapang palabas" sa test tube, kaya subukan ito sa isang tray. Ang Catalase ay isang napakahusay na enzyme, ang isang molekula ng catalase ay maaaring masira hanggang sa ilang milyong H molekula kada minuto.₂O₂.

Pagkatapos ibuhos ang katas sa pangalawang tubo ng pagsubok, magdagdag ng 1-2 ml³ Ang EDTA solution (sodium edetic acid) at ang mga nilalaman ay pinaghalo. Kung magdadagdag ka na ngayon ng isang shot ng hydrogen peroxide, hindi mo makikita ang anumang decomposition ng hydrogen peroxide. Ang dahilan ay ang pagbuo ng isang napaka-matatag na iron ion complex na may EDTA (ang reagent na ito ay tumutugon sa maraming mga metal ions, na ginagamit upang matukoy at alisin ang mga ito mula sa kapaligiran). Kumbinasyon ng mga Fe ion³⁺ na may EDTA ay hinarangan ang aktibong site ng enzyme at dahil dito ay inactivated ang catalase (4).

Bakal na singsing sa kasal

Sa analytical chemistry, ang pagkakakilanlan ng maraming mga ion ay batay sa pagbuo ng mga bahagyang natutunaw na precipitates. Gayunpaman, ang isang mabilis na sulyap sa talahanayan ng solubility ay magpapakita na ang nitrate (V) at nitrate (III) anion (mga asin ng una ay tinatawag na mga nitrates lamang, at ang pangalawa - nitrite) ay halos hindi bumubuo ng isang namuo.

Ang iron (II) sulfate na FeSO ay sumagip sa pagtuklas ng mga ion na ito.₄. Ihanda ang mga reagents. Bilang karagdagan sa asin na ito, kakailanganin mo ng isang puro solusyon ng sulfuric acid (VI) H₂SO₄ at isang diluted na 10-15% na solusyon ng acid na ito (mag-ingat kapag nagpapalabnaw, nagbubuhos, siyempre, "acid sa tubig"). Bilang karagdagan, ang mga asin na naglalaman ng mga nakitang anion, tulad ng KNO₃, NaNO₃, NaNO₂. Maghanda ng puro FeSO solution.₄ at mga solusyon ng mga asing-gamot ng parehong mga anion (isang quarter ng isang kutsarita ng asin ay natunaw sa humigit-kumulang 50 cm³ tubig).

5. Positibong resulta ng ring test.

Ang mga reagents ay handa na, oras na para mag-eksperimento. Ibuhos ang 2-3 cm sa dalawang tubo³ solusyon ng FeSO₄. Pagkatapos ay magdagdag ng ilang patak ng puro N solusyon.₂SO₄. Gamit ang isang pipette, mangolekta ng isang aliquot ng nitrite solution (hal. NaNO₂) at ibuhos ito upang ito ay dumaloy pababa sa dingding ng test tube (ito ay mahalaga!). Sa parehong paraan, ibuhos ang bahagi ng saltpeter solution (halimbawa, KNO₃). Kung maingat na ibinubuhos ang parehong solusyon, lilitaw ang mga brown na bilog sa ibabaw (kaya ang karaniwang pangalan para sa pagsusulit na ito, ring reaction) (5). Ang epekto ay kawili-wili, ngunit mayroon kang karapatang mabigo, marahil kahit na nagagalit (Ito ay isang analytical na pagsubok, pagkatapos ng lahat? Ang mga resulta ay pareho sa parehong mga kaso!).

Gayunpaman, gumawa ng isa pang eksperimento. Sa pagkakataong ito magdagdag ng dilute H.₂SO₄. Pagkatapos mag-inject ng nitrate at nitrite solution (tulad ng dati), mapapansin mo ang isang positibong resulta sa isang test tube lamang - ang may solusyon na NaNO.₂. Sa pagkakataong ito, malamang na wala kang komento sa pagiging kapaki-pakinabang ng ring test: ang reaksyon sa isang bahagyang acidic na daluyan ay nagpapahintulot sa iyo na malinaw na makilala sa pagitan ng dalawang ions.

Ang mekanismo ng reaksyon ay batay sa agnas ng parehong uri ng mga nitrate ions na may paglabas ng nitric oxide (II) NO (sa kasong ito, ang iron ion ay na-oxidized mula dalawa hanggang tatlong digit). Ang kumbinasyon ng Fe(II) ion na may NO ay may kulay kayumanggi at nagbibigay ng kulay sa singsing (ito ay ginagawa kung ang pagsubok ay ginawa nang tama, sa pamamagitan lamang ng paghahalo ng mga solusyon ay makukuha mo lamang ang madilim na kulay ng test tube, ngunit - aminin mo - hindi magkakaroon ng ganoong kawili-wiling epekto). Gayunpaman, ang agnas ng mga nitrate ions ay nangangailangan ng isang malakas na acidic na medium ng reaksyon, habang ang nitrite ay nangangailangan lamang ng bahagyang pag-aasido, kaya ang mga naobserbahang pagkakaiba sa panahon ng pagsubok.

Iron sa Secret Service

Ang mga tao ay palaging may itinatago. Ang paglikha ng journal ay nangangailangan din ng pagbuo ng mga pamamaraan para sa pagprotekta sa naturang ipinadalang impormasyon - pag-encrypt o pagtatago ng teksto. Ang iba't ibang mga nagkakasundo na tinta ay naimbento para sa huling paraan. Ito ang mga sangkap na ginawa mo sa kanila ang inskripsiyon ay hindi nakikitagayunpaman, ito ay ipinahayag sa ilalim ng impluwensya ng, halimbawa, pag-init o paggamot sa ibang sangkap (developer). Ang paghahanda ng magandang tinta at ang developer nito ay hindi mahirap. Ito ay sapat na upang mahanap ang reaksyon kung saan nabuo ang isang kulay na produkto. Pinakamainam na ang tinta mismo ay walang kulay, kung gayon ang inskripsiyon na ginawa ng mga ito ay hindi makikita sa isang substrate ng anumang kulay.

Ang mga compound ng bakal ay gumagawa din ng mga kaakit-akit na tinta. Pagkatapos isagawa ang naunang inilarawan na mga pagsusuri, ang mga solusyon ng iron (III) at FeCl chloride ay maaaring imungkahi bilang nagkakasundo na mga tinta.₃, potassium thiocyanide KNCS at potassium ferrocyanide K₄[Fe(CN)₆]. Sa reaksyon ng FeCl₃ sa cyanide ito ay magiging pula, at sa ferrocyanide ito ay magiging asul. Ang mga ito ay mas angkop bilang mga tinta. mga solusyon ng thiocyanate at ferrocyanidedahil ang mga ito ay walang kulay (sa huling kaso, ang solusyon ay dapat na diluted). Ang inskripsiyon ay ginawa gamit ang isang madilaw na solusyon ng FeCl.₃ makikita ito sa puting papel (maliban na lang kung dilaw din ang card).

6. Maganda ang two-tone mascara

7. Sympathetic salicylic acid ink

Maghanda ng mga diluted na solusyon ng lahat ng salts at gumamit ng brush o posporo upang isulat sa mga card na may solusyon ng cyanide at ferrocyanide. Gumamit ng ibang brush para sa bawat isa upang maiwasang makontamina ang mga reagents. Kapag natuyo, magsuot ng guwantes na proteksiyon at basain ang koton gamit ang FeCl solution.₃. Iron (III) chloride solution kinakaing unti-unti at nag-iiwan ng mga dilaw na batik na nagiging kayumanggi sa paglipas ng panahon. Para sa kadahilanang ito, iwasang mantsang ang balat at ang kapaligiran dito (isagawa ang eksperimento sa isang tray). Gumamit ng cotton swab para hawakan ang isang piraso ng papel para basain ang ibabaw nito. Sa ilalim ng impluwensya ng developer, lilitaw ang pula at asul na mga titik. Maaari ka ring magsulat gamit ang parehong tinta sa isang sheet ng papel, pagkatapos ay ang ipinahayag na inskripsiyon ay magiging dalawang-kulay (6). Ang salicylic alcohol (2% salicylic acid sa alcohol) ay angkop din bilang asul na tinta (7).

Ito ay nagtatapos sa tatlong bahagi na artikulo sa bakal at mga compound nito. Nalaman mo na ito ay isang mahalagang elemento, at bilang karagdagan, pinapayagan ka nitong magsagawa ng maraming kawili-wiling mga eksperimento. Gayunpaman, tututuon pa rin natin ang paksang "bakal", dahil sa isang buwan ay makikilala mo ang kanyang pinakamasamang kaaway - kaagnasan.

Tingnan din ang: