REAKCJE UTLENIENIA I REDUKCJI
Doświadczenie 1: Reakcja siarki ze stężonym kwasem azotowym (V)
Do probówki wprowadzić szczyptę siarki i ok. 1cm3 stężonego kwasu azotowego (V). Ostrożnie ogrzewać probówkę z mieszaniną do wrzenia pod wyciągiem. Zwrócić uwagę na wydzielanie się gazu. Kiedy cała ilość siarki przereaguje, bądź ustanie wydzielanie gazu, przenieść pipetą kilka kropli klarownego roztworu do probówki zawierającej 5-6 kropli 0,5M roztworu BaCl2. Pojawienie się białego osadu BaSO4 wskazuje na obecność w roztworze jonu siarczanowego (VI).
Doświadczenie 2: Utleniające właściwości fluorowców
a) Do trzech probówek wprowadzić po 5 kropli: 1. wody chlorowej, 2. wody bromowej, 3. wody jodowej. Do każdej probówki dodać po około 0,5cm3 rozpuszczalnika organicznego (np. tertrachlorometanu - CCl4 lub trichlorometanu - CHCl3). Roztwory dobrze wymieszać wstrząsając probówką. Zanotować zmianę zabarwienia warstw roztworu wodnego
i rozpuszczalnika organicznego. Zachować probówki z roztworami jako odnośniki do następnej części doświadczenia.
b) Do następnych trzech probówek wprowadzić po 5 kropli 0,1 M roztworu: 1. NaBr; 2. i 3. KI. Do wszystkich probówek dodać po około 0,5cm3 rozpuszczalnika organicznego. Następnie do probówki 1 (z NaBr) i 2 (z KI) dodawać kroplami wodę chlorową, a do próbki 3 - wodę bromową. Zawartość probówek dobrze mieszać (przez intensywne wstrząsanie) po każdej dodanej kropli, obserwując zmiany barw warstwy wodnej i organicznej.
c) Do jednej probówki dodać po 1 kropli 0,1 M roztworu KBr i KI oraz 0,5cm3 rozpuszczalnika organicznego. Następnie dodawać po 1 kropli wody chlorowej, każdorazowo wstrząsając roztwór w probówce i obserwować zmiany zabarwienia warstwy wodnej i organicznej. Uzasadnij kolejność zachodzących procesów.
Doświadczenie 3: Utleniające właściwości KMnO4 w różnych środowiskach
Do 3 probówek wprowadzić po około 5 kropli 0,01 M roztworu manganianu (VII) potasu i dodać po 3 krople: 1. - 3 M H2SO4, 2. - wody, 3. - 2 M NaOH. Następnie do każdej z probówek wsypać szczyptę KNO2 i wymieszać roztwory, aż do jego rozpuszczenia. Probówkę zawierającą NaOH lekko ogrzać w łaźni wodnej. Zwrócić uwagę na zmianę zabarwienia roztworów w trzech probówkach.
Doświadczenie 4: Utleniające i redukcyjne właściwości soli kwasu azotowego (III)
a) Umieścić w probówce około 10 kropli 0,1 M roztworu KI, 2 krople 2 M roztworu H2SO4 i szczyptę stałego KNO2 oraz 4-5 kropli CCl4 lub CHCl3. Wymieszać zawartość probówki. Obserwować zmianę zabarwienia roztworu.
b) Umieścić w probówce około 10 kropli 0,1 M roztworu z manganianu (VII) potasu, 2 krople 2M roztworu H2SO4 i szczyptę stałego KNO2. Wymieszać zawartość probówki. Obserwować zmianę zabarwienia roztworu.
Doświadczenie 5: Wpływ pH na własności utleniająco-redukujące układu Cr(III)-Cr(VI)-H2O2
a) Utlenianie chromu (III) do chromu (VI) nadtlenkiem wodoru w środowisku zasadowym. Do probówki zawierającej około 0,5 cm3 0,5 M roztworu CrCl3 dodawać kroplami 2 M NaOH, aż do rozpuszczenia wytracającego się początkowo osadu. Do tak otrzymanego klarownego roztworu Cr(OH)4− dodać 2-3 krople wody utlenionej, a następnie ogrzewać probówkę w łaźni wodnej, aż do zmiany zabarwienia roztworu na jasno-żółty kolor.
b) Redukcja chromu(VI) do chromu(III) nadtlenkiem wodoru w środowisku kwaśnym. Ostudzić roztwór otrzymany w poprzednim doświadczeniu, po czym dodać kroplami 3 M H2SO4 do uzyskanego odczynu lekko kwaśnego (sprawdzać odczyn roztworu papierkiem uniwersalnym). Obserwować zmianę zabarwienia roztworu. Dodać do probówki kilka kropli alkoholu izoamylowego, a następnie 2-3 krople nadtlenku wodoru. Probówkę lekko wstrząsnąć. Zwrócić uwagę na barwę warstwy organicznej i właściwego roztworu. (Redukcja Cr(VI) do Cr(III) w środowisku kwaśnym zachodzi poprzez tworzenie nietrwałych związków nadtlenochromowych o charakterystycznej niebieskiej barwie. Związki te można wyekstrahować przy pomocy np. alkoholu izoamylowego i wówczas niebieskie zabarwienie utrzymuje się stosunkowo długo).
Doświadczenie 6: Redukcyjne właściwości aldehydów - otrzymywanie lustra srebrnego
Umyć dokładnie probówkę i odtłuścić ją przez ogrzanie z 6 M roztworem NaOH, wypłukać kilkakrotnie wodą wodociągową i kilkoma porcjami wody destylowanej. Do tak przygotowanej probówki wprowadzić ok. 1 cm3 0,1 M roztworu AgNO3 i dodawać kroplami (stale mieszając) 2 M roztwór amoniaku, aż do całkowitego rozpuszczenia się powstającego początkowo osadu Ag2O. Do tak otrzymanego klarownego roztworu zawierającego jony [Ag(NH3)2]+ dodać 5 kropli 10 % wodnego roztworu metanalu (formaldehydu). Probówkę lekko ogrzać w łaźni wodnej. Obserwować tworzenie się lustra metalicznego srebra na ściankach probówki.
Zakres materiału:
Pojęcia: stopień utlenienia (i jego obliczanie), utleniacz, reduktor, proces utlenienia i redukcji.
Typowe utleniacze i reduktory.
Dobieranie współczynników w reakcjach red-ox (układanie bilansu elektronowego).
Potencjały elektrochemiczne układów red-ox, wzór Nernsta, wpływ pH na potencjał układów, przewidywanie kierunku reakcji red-ox.
Utleniająco-redukujące właściwości związków manganu i chromu w różnych środowiskach - przewidywanie produktów reakcji.
Literatura:
Podręczniki do chemii z zakresu liceum ogólnokształcącego (zakres rozszerzony)
Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, T. Lipiec i Z.S. Szmal
Chemia analityczna, J. Minczewski i Z. Marczenko
Analiza jakościowa, B. Jankiewicz, I. Ludomirska, A. Korczyński
Materiały otrzymane od prowadzącego na zajęciach
Notatki z wykładów