CIEKAWE

DOŚWIADCZENIA CHEMICZNE

Zebrała i opracowała: Katarzyna Choruży

DOŚWIADCZENIE 1.

TEMAT: OTRZYMYWANIE SIARCZKU CYNKU ORAZ JEGO IDENTYFIKACJA.

Celem doświadczenia jest przeprowadzenie reakcji syntezy oraz identyfikacja

produktu.

Odczynniki: ♦sproszkowana siarka, ♦pył cynkowy, ♦roztwór kwasu solnego.

Sprzęt: ♦parownica, ♦palnik, ♦drut stalowy, ♦probówka.

Przebieg doświadczenia:

Przygotowujemy mieszaninę złożoną ze sproszkowanego cynku i siarki, odważając cynk i siarkę tak, aby na jedną część masową cynku przypadały dwie części masowe siarki. Tak sporządzoną mieszaninę w ilości około 1 g wsypujemy do parownicy, a następnie dotykamy mieszaninę rozżarzonym drutem stalowym. Obserwujemy zachodzące zmiany. Następnie część produktu umieszczamy w próbówce, do której wlewamy rozcieńczony roztwór kwasu solnego. Badamy zapach powstającego gazu.

Spostrzeżenia:

W wyniku zainicjowania reakcji za pośrednictwem rozżarzonego drutu nastąpiło gwałtowne reagowanie siarki z cynkiem, które dalej przebiegało już samoistnie. Reakcji tej towarzyszyło wydzielanie się ciepła. Pod wpływem kwasu wydzielał się gaz o zapachu zgniłych jaj.

Wnioski:

W wyniku reakcji siarki z cynkiem powstał siarczek cynku:

Zn + S ZnS

Jest to typowa reakcja syntezy ( łączenia się pierwiastków ). Reakcja ta należy do reakcji egzoenergetycznych .Działanie kwasem solnym na produkt tej reakcji

spowodowało wydzielanie się gazu - siarkowodoru, o wyżej określonym zapachu.

ZnS + 2 HCl ZnCl₂ + H₂S ↑

Jest to potwierdzeniem zajścia reakcji chemicznej.

DOŚWIADCZENIE 2.

TEMAT: BADANIE WPŁYWU STĘŻENIA SUBSTANCJI NA STAN

RÓWNOWAGI CHEMICZNEJ ZA POMOCĄ WSKAŹNIKA.

Celem tego doświadczenia jest badanie zmian stanu równowagi reakcji chemicznej pod wpływem zmiany stężenia substancji w roztworze, zgodnie z regułą przekory.

Odczynniki: ♦ stężony roztwór amoniaku, ♦ wodorotlenek sodu, ♦ chlorek sodu,

♦ roztwór roztwór fenoloftaleiny

Sprzęt: ♦ zlewki pojemności 250 cm³ ,♦ pipety

Przebieg doświadczenia:

Do dwu zlewek wlewamy po około 100 cm³ strzeżonego roztworu amoniaku w wodzie i kilka kropel fenoloftaleiny. Następnie do jednego roztworu wrzucamy około 8 g wodorotlenku sodu, a do drugiego roztworu dodajemy około 8 g chlorku sodu. Obserwujemy zachodzące zmiany.

Spostrzeżenia:

Po dodaniu do roztworu wody amoniakalnej chlorku sodu nie zaobserwowano żadnych zmian. Natomiast dodanie wodorotlenku sodu spowodowało intensywniejsze wydzielanie się amoniaku. Najpierw wystąpiło pogłębienie się barw wskaźnika, a po dłuższym czasie powrót jego barwy do tej, jaka była przed dodaniem wodorotlenku sodu.

Wnioski:

W wodzie amoniakalnej istnieje stan równowagi, który można przedstawić

równaniem:

NH₃ + H₂O NH₄⁺ + OH ^-

Wprowadzenie do tego roztworu wodorotlenku sodu powoduje zwiększenie stężenia jonów wodorotlenkowych OH^- . Zgodnie z regułą przekory, zwiększenie stężenia jonów OH^- powoduje przesunięcie równowagi chemicznej w kierunku zmniejszenia

w układzie stężenia dodanego składnika, a więc w kierunku wydzielania się większej ilości amoniaku NH₃. Stan równowagi chemicznej zostaje zatem przesunięty w lewo

i dlatego obserwuje się powrót barwy wskaźnika do barwy wyjściowej.

DOŚWIADCZENIE 3.

TEMAT: BADANIE WPŁYWU KATALIZATORA NA SZYBKOŚĆ

REAKCJI CYNKU Z KWASEM SOLNYM.

Eksperyment ten pozwala na zbadanie wpływu pewnych substancji chemicznych na szybkość przebiegu reakcji chemicznej. Uczniowie zapoznają się również z pojęciem katalizator i sposobem działania katalizatora.

Odczynniki: ♦kwas solny, ♦cynk, ♦roztwór siarczanu (VI) miedzi (II)

Sprzęt: ♦krystalizator, ♦dwie probówki do zbierania gazu, ♦dwie probówki

z korkami zaopatrzonymi w rurki do odprowadzania gazu,

♦łapy do probówek.

Przebieg doświadczenia:

Do jednej z dwu probówek, zawierających takie same ilości kwasu solnego o jednakowych stężeniach oraz takie same ilości cynku, o jednakowym rozdrobnieniu, dodajemy niewielką ilość roztworu siarczanu (VI) miedzi (II). Zbieramy powstający

gaz i obserwujemy szybkość reakcji w obu probówkach.

Spostrzeżenia:

W probówce, do której dodano siarczanu (VI) miedzi (II), wodór wydzielał się intensywniej. W tym samym czasie z probówki tej zebrano większą ilość wodoru niż z probówki, do której nie dodano siarczanu (VI) miedzi (II). Przez cały czas trwania reakcji, barwa niebieskiego siarczanu (VI) miedz (II) nie uległa zmianie, co świadczy

o pozostaniu tej soli w roztworze w stanie nie zmienionym.

Wnioski:

Dodatek pewnych substancji do środowiska reakcji może spowodować przyspieszenie jej przebiegu.

Takie substancje, które nie biorą udziału w reakcji chemicznej, lecz powodują, że w ich obecności reakcja przebiega z większą szybkością, nazywamy katalizatorami reakcji.

DOŚWIADCZENIE 4.

TEMAT: REAKCJA TLENKU CYNKU Z KWASEM I Z ZASADĄ.

Celem tego doświadczenia jest zapoznanie z tlenkiem amfoterycznym, to jest tlenkiem, który reaguje zarówno z kwasami, jak i z zasadami.

Odczynniki: ♦tlenek cynku, ♦stężony kwas solny, ♦1 - molowy roztwór wodorotlenku sodu, ♦woda destylowana.

Sprzęt: ♦probówki, ♦pipety, ♦palnik gazowy, ♦łapy do probówek.

Przebieg doświadczenia:

Do dwu probówek wsypujemy po około 0,5 g tlenku cynku, a następnie do jednej z nich wlewamy około 2 cm³ stężonego kwasu solnego, a do drugiej 1 - molowego roztworu wodorotlenku sodu. Obie probówki lekko ogrzewamy nad płomieniem palnika gazowego. Z kolei do trzeciej probówki wlewamy kilka cm³ wody destylowanej i wsypujemy 0,5 g tlenku cynku. Probówkę również ogrzewamy. Obserwujemy zmiany

zachodzące w badanych próbkach.

Spostrzeżenia:

Tlenek cynku wszedł w reakcję zarówno z kwasem solnym, jak i z wodorotlenkiem

sodu. Tylko w wodzie nie zaszła żadna widoczna zmiana.

Wnioski:

Osad tlenku cynku zanikł w roztworze kwasu i zasady , może to świadczyć o tym, że zaszła reakcja chemiczna między tlenkiem cynku a kwasem oraz między tlenkiem

cynku i wodorotlenkiem.

ZnO + H⁺ Zn²⁺ + H₂O

W stosunku do kwasu tlenek cynku zachowuje się jak tlenek zasadowy. Tworzy się sól - chlorek cynku. Natomiast w reakcji z wodorotlenkiem sodu tlenek cynku zachowuje

się jak tlenek kwasowy. W wyniku tej reakcji powstaje również sól - tetrahydroksycynkan sodu.

ZnO + 2 OH ^- + H₂O [Zn(OH)₄]^2-

Wszystkie tlenki, które mają takie właściwości, nazwano tlenkami amfoterycznymi.

Tlenki amfoteryczne to tlenki, które wobec mocnych kwasów wykazują właściwości tlenków zasadowych, a wobec mocnych zasad - właściwości tlenków kwasowych.

DOŚWIADCZENIE 5.

TEMAT: OBSERWACJA PRZEMIESZCZANIA SIĘ JONÓW

WODOROTLENOWYCH W POLU ELEKTRYCZNYM.

Celem tego eksperymentu jest wskazanie obecności jonów OH^- w roztworze zasady oraz określenie ładunku tych jonów na podstawie zachowania się ich w polu elektrycznym.

Odczynniki: ♦wodorotlenek sodu lub potasu, ♦roztwór fenoloftaleiny, ♦1 - molowy roztwór chlorku sodu.

Sprzęt: ♦płytka szklana, ♦bibuła filtracyjna, ♦bagietka szklana, ♦dwie płytki metalowe jako elektrody, ♦obwód elektryczny, ♦źródło prądu - baterie 4,5 V.

Przebieg doświadczenia:

Wycinamy z bibuły filtracyjnej prostokąt o wymiarach identycznych z wymiarami dostępnej płytki szklanej. Kładziemy bibułę na płytkę szklaną i rysujemy na niej ołówkiem przez środek dwie odległe od siebie o około 0,5 cm linie. Bibułę całą zwilżamy roztworem chlorku sodu, a następnie kilkoma kroplami fenoloftaleiny. Powstałe pod bibułą pęcherzyki powietrza usuwamy, przesuwając bagietkę płasko po powierzchni bibuły. Na końcach paska bibuły kładziemy dwie płytki metalowe, które pełnią funkcję elektrod. Montujemy obwód elektryczny :

płytka szklana pokryta bibułą filtracyjną

płytki metalowe - elektrody

uchwyty zaczepne - krokodylki

linia wykonana bagietką

źródło stałego prądu elektrycznego

dociskając uchwytami zaczepnymi elektrody do płytki szklanej i do bibuły. Następnie zanurzamy czystą bagietkę szklaną do roztworu wodorotlenku. Dociskamy zwilżona bagietkę do bibuły między narysowanymi wcześniej liniami.

W ten sposób powstaje linia zabarwionej zasadą fenoloftaleiny. Z kolei podłączamy elektrody do źródła prądu i uważnie obserwujemy barwną linię. Po okresie około 3 - 4 minut odłączamy źródło prądu. Sprawdzamy, czy zaszły jakieś zmiany.

Spostrzeżenia:

W wyniku podłączenia źródła prądu do elektrod nastąpiło przesunięcie się barwne, malinowej linii w kierunku elektrody połączonej z dodatnim biegunem źródła prądu.

Wnioski:

Przesunięcie barwnej linii wskazuje, że jony wodorotlenkowe mają ujemny ładunek elektryczny.

DOŚWIADCZENIE 6.

TEMAT: OTRZYMYWANIE WODOROTLENKU

TETRAAMINAMIEDZI (II).

Celem tego eksperymentu jest otrzymanie nieorganicznego związku kompleksowego, jako przykładu na powstawanie wiązania koordynacyjnego między atomem metalu, a atomami ligandów.

Odczynniki: ♦ uwodniony siarczan (VI) miedzi (II), ♦woda amoniakalna, ♦ alkohol

etylowy, ♦ drobno potłuczony lód.

Sprzęt: ♦zlewka, ♦cylinder miarowy, ♦bagietka szklana, ♦bibuła filtracyjna.

Przebieg doświadczenia:

Około 10 g krystalicznego siarczanu (VI) miedzi (II) wsypujemy do zlewki, do której następnie dodajemy 10 cm³ wody destylowanej i 5 cm³ wody amoniakalnej. Obserwujemy zachodzące zmiany. Następnie do tej samej zlewki dodajemy jeszcze 10 cm³ wody amoniakalnej. Powstały roztwór mieszamy bagietką szklaną i wstawiamy do mieszaniny oziębiającej wody z lodem w celu szybkiego ochłodzenia roztworu. Do zimnego roztworu dodajemy 15 cm³ alkoholu etylowego i znów pozostawiamy w wodzie z lodem przez około 30 minut. Po tym czasie powstały produkt reakcji odsączamy na sączku z bibuły.

Spostrzeżenia:

Pod wpływem niewielkich ilości wody amoniakalnej na początku doświadczenia z roztworu wytrącił się galaretowaty osad wodorotlenku miedzi (II) zgodnie z równaniem reakcji:

CuSO₄ + 2 NH₃ + 2 H₂O → Cu(OH)₂ ↓ + (NH₄)₂SO₄

Pod wpływem nadmiaru wody amoniakalnej powstały osad wodorotlenku miedzi (II) rozpuścił się, tworząc roztwór o barwie niebiesko-fioletowej. Po oziębieniu tego roztworu powstały kryształy o barwie fioletowej.

Wnioski:

W wyniku reakcji tworzy się związek kompleksowy o intensywnej barwie fioletowej. Alkohol etylowy w tym doświadczeniu służy do ułatwienia krystalizacji powstałego związku, który nie rozpuszcza się w alkoholu. Równanie reakcji rozpuszczania się wodorotlenku miedzi (II) w wodzie amoniakalnej wygląda następująco:

Cu(OH)₂ + 4 NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂

Powstały związek kompleksowy to wodorotlenek tetraaminamiedzi (II). Atomem centralnym, zwanym centrum koordynacji jest w tym związku kompleksowym atom miedzi. Ligandami są tutaj obojętne elektrycznie grupy NH₃.

DOŚWIADCZENIE 7.

TEMAT: REAKCJA JODU Z MAGNEZEM.

Celem tego doświadczenia jest przeprowadzenie reakcji redoks między magnezem i jodem.

Odczynniki: ♦ opiłki magnezu, ♦woda, ♦ jod

Sprzęt: ♦probówka, ♦łapa do probówek.

Przebieg doświadczenia:

Do probówki wkładamy niewielką ilość (pół łyżeczki) opiłków magnezu i szczyptę jodu. Probówkę umieszczamy w łapie do probówek i obserwujemy, czy zachodzą jakieś zmiany. Następnie do mieszaniny w probówce dodajemy jedną kroplę wody i obserwujemy zawartość probówki.

Spostrzeżenia:

Po zmieszaniu magnezu z jodem nie obserwowano żadnych objawów reakcji. Dopiero dodanie kropli wody do mieszaniny spowodowało, że po kilku sekundach zaszła energiczna reakcja, której towarzyszyło powstawanie białej substancji stałej, a probówka w czasie reakcji dość znacznie się ogrzała. Na chłodniejszych ściankach probówki osadził się jod.

Wnioski:

Reakcja między jodem i magnezem zachodzi dopiero po dodaniu wody, która spełnia funkcję katalizatora.

Mg + I₂ → MgI₂ + Q

Jest to reakcja egzoenergetyczna. Na skutek podwyższenia się temperatury w czasie reakcji, część jodu sublimuje, osadzając się z powrotem na zimnych ściankach probówki. Atomy magnezu w tej reakcji utleniają się, oddając po dwa elektrony atomom jodu, które w ten sposób ulegają redukcji.

DOŚWIADCZENIE 8.

TEMAT: REAKCJA MIEDZI Z AZOTANEM(V) SREBRA.

Celem tego eksperymentu jest zapoznanie uczniów z reakcją typu wymiany na przykładzie miedzi i azotanu (V) srebra.

Odczynniki: ♦ cienka blaszka miedziana, ♦0,5 -molowy roztwór azotanu (V) srebra.

Sprzęt: ♦zlewka o pojemności 250 cm³.

Przebieg doświadczenia:

Do małej zlewki wlewamy 0,5-molowy roztwór azotanu (V) srebra. Następnie w roztworze tym zanurzamy częściowo cienką blaszkę miedziana. W ten sposób umieszczona blaszkę pozostawiamy w roztworze na kilkanaście minut. Obserwujemy wygląd tej blaszki, która zanurzona była w roztworze. Przed doświadczeniem powierzchnia blaszki powinna być dokładnie oczyszczona papierem ściernym. Aby zaobserwować efekt pokrywania się blaszki srebrem, wystarczy kilkanaście minut. Natomiast zabarwienie się roztworu na kolor niebieski, pochodzący od jonów Cu²⁺ ,wymaga dłuższego oczekiwania. Można przyspieszyć ten efekt poprzez ogrzanie roztworu azotanu (V) srebra do temperatury około 60 °C. W doświadczeniu należy stosować wyłącznie wodę destylowaną, ze względu na obecność w wodzie wodociągowej anionów chlorkowych Cl ^- , które powodują strącanie trudno rozpuszczalnego osadu chlorku srebra.

Spostrzeżenia:

Po pewnym czasie powierzchnia blaszki miedzianej pokryła się nalotem o barwie srebrzystoszarej. Natomiast początkowo bezbarwny roztwór azotanu (V) srebra przybierał w miarę upływu czasu coraz intensywniejsze zabarwienie niebieskie. Zabarwienie to było tym ciemniejsze, im więcej metalicznego nalotu powstało na miedzianej blaszce.

Wnioski:

W wyniku reakcji zanurzenia miedzi w roztworze azotanu (V) srebra zachodzi reakcja chemiczna, czego dowodem jest powstający na miedzi metaliczny nalot. Równanie tej reakcji jest następujące:

Cu + 2 AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 Ag

Tym nalotem o barwie srebrzystoszarej jest srebro. Zatem substraty wymieniły się składnikami: wydzieliło się srebro, a jego miejsce zajęły atomy miedzi, tworząc jony Cu²⁺ , co jest powodem tworzenia się niebieskiego zabarwienia roztworu.

DOŚWIADCZENIE 9.

TEMAT: REAKCJA ROZKŁADU DWUCHROMIANU (VI) AMONU.

CHEMICZNY WULKAN.

Celem tego doświadczenia jest pokazanie w efektowny sposób reakcji rozkładu dwuchromianu (VI) amonu.

Odczynniki: ♦ dwuchromian (VI) amonu, ♦ alkohol etylowy.

Sprzęt: ♦zlewka o pojemności 100 cm³ , ♦metalowe szczypce,♦ lejek, ♦płytka metalowa lub płytka teflonowa, ♦bibuła filtracyjna.

Przebieg doświadczenia:

Odważamy około 15 g dwuchromianu (VI) amonu i usypujemy z niego stożek na środku dna zlewki, posługując się w tym celu lejkiem. Następnie wycinamy niewielki pasek bibuły filtracyjnej i nanosimy na jego powierzchnię kilka kropel alkoholu etylowego tak, aby bibuła nim nasiąkła. W ten sposób przygotowany pasek bibuły umieszczamy w środku stożka. Za pomocą zapalonej zapałki, trzymanej w szczypcach, podpalamy bibułę. Zlewkę pozostawiamy otwartą lub przykrywamy metalową płytą. Obserwujemy zmiany towarzyszące reakcji.

Zapalenie stożka z dwuchromianu (VI) amonu powoduje powstanie dużej ilości substancji stałej o barwie zielonej (Cr₂O₃) oraz snop iskier i dużej ilości dymu. Aby dodatkowo uatrakcyjnić demonstrację, można z gliny uformować wzgórze na kształt czynnego wulkanu. Wnętrze góry należy pozostawić puste, aby można było umieścić w nim tygiel lub zlewkę z dwuchromianem. Przeprowadzenie reakcji w takich warunkach jest atrakcyjne, ponieważ z uformowanego krateru wydostają się iskry, które mogą obrazować erupcję wulkanu. Doświadczenie należy wykonywać pod wyciągiem i w okularach ochronnych. Pozostałość poreakcyjną należy zalać niewielką ilością wody.

Spostrzeżenia:

Po zapaleniu stożka usypanego z dwuchromianu (VI) amonu natychmiast powstał snop iskier i duże ilości dymu. Pomarańczowoczerwony dwuchromian (VI) amonu zamienił się w substancję stałą o barwie zielonej. Substancji tej wydzieliło się bardzo dużo i jest ona wyraźnie spulchniona.

Wnioski:

Równanie reakcji rozkładu dwuchromianu (VI) amonu przedstawia się następująco:

(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂↑ + 4 H₂O + Cr₂O₃

Dwuchromian (VI) amonu podczas ogrzewania rozkłada się z utworzeniem wolnego azotu, wody i tlenku chromu (III) o barwie zielonej. Jest to reakcja analizy oraz reakcja typu redoks.

DOŚWIADCZENIE 10.

TEMAT: PRZEMIANA CHROMIANÓW(VI)

W DWUCHROMIANY(VI) I REAKCJA ODWROTNA.

Celem tego doświadczenia jest zapoznanie uczniów z przemianą chemiczną chromianów (VI) i dwuchromianów (VI) w zależności od odczynu środowiska.

Odczynniki: ♦ 0,5- molowy roztwór chromianu (VI) potasu, ♦ rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego (VI), ♦roztwór wodorotlenku potasu, ♦ roztwór dwuchromianu (VI) potasu.

Sprzęt: ♦probówki,♦ pipety,♦ statyw do probówek.

Przebieg doświadczenia:

Do probówki wlewamy kilka cm³ 0,5-molowego roztworu chromianu (VI) potasu. Do tego roztworu wprowadzamy kilka kropel rozcieńczonego roztworu kwasu siarkowego (VI), aż do zmiany zabarwienia roztworu. Następnie do tej samej probówki dodajemy kroplami roztwór wodorotlenku potasu, aż do momentu uzyskania pierwotnej barwy roztworu. Z kolei do roztworu dwuchromianu (VI) potasu dodajemy kroplami roztwór wodorotlenku potasu, aż do momentu wystąpienia zmiany zabarwienia roztworu, a następnie dodajemy rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego (VI), aż do osiągnięcia pierwotnej barwy roztworu.

Spostrzeżenia:

Roztwór chromianu (VI) potasu jest żółty. Po dodaniu do tego roztworu rozcieńczonego kwasu siarkowego (VI) następowała zmiana barwy roztworu na kolor pomarańczowy. Ponowne dodanie do tego roztworu wodorotlenku potasu powodowało powrót do barwy żółtej.

Podobny efekt uzyskano w drugim przypadku. Gdy do pomarańczowego roztworu dwuchromianu (VI) potasu dodano wodorotlenku potasu, nastąpiła zmiana barwy roztworu na żółtą. Ponowne dodawanie do żółtego roztworu rozcieńczonego kwasu siarkowego (VI) powodowało powrót do barwy pomarańczowej, a więc wyjściowej.

Wnioski:

W pierwszej próbie działano na roztwór chromianu (VI) potasu kwasem siarkowym (VI). W wyniku tego chromian (VI) potasu o barwie żółtej przekształcił się w dwuchromian (VI) potasu o barwie pomarańczowej. Zmiana środowiska reakcji przez dodanie wodorotlenku potasu spowodowała ponowne powstanie chromianu (VI) potasu.

2 CrO₄^2- + 2 H⁺ → Cr₂O₇^2- + H₂O

Cr₂O₇^2- + 2 OH^- → 2 CrO₄^2- + H₂O

Przemianę chromianu (VI) w dwuchromian (VI) można przedstawić za pomocą jednego równania:

2 CrO₄^2- + H⁺ ↔ Cr₂O₇^2- + OH^-

Przeprowadzone reakcje nie są reakcjami typu redoks, gdyż nie nastąpiła zmiana stopnia utlenienia atomów chromu w powstających związkach. Reakcje te są dowodem na przechodzenie chromianów (VI) w dwuchromiany (VI) i odwrotnie w zależności od środowiska reakcji. W roztworach kwaśnych trwałe są dwuchromiany (VI), a w roztworach zasadowych - chromiany (VI).

DOŚWIADCZENIE 11.

TEMAT: STOPNIE UTLENIENIA CHROMU W ZWIĄZKACH.

Celem tego doświadczenia jest zapoznanie uczniów ze zwiazkami chromu, w których występuje on na różnych stopniach utlenienia.

Odczynniki: ♦chromian (VI) potasu,♦ rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego (VI), ♦pył cynkowy.

Sprzęt: ♦probówka,♦ korek gumowy do probówki.

Przebieg doświadczenia:

Przygotowujemy 0,5-molowy roztwór chromianu (VI) potasu. Następnie 15 cm³ tego roztworu wprowadzamy do probówki, dodajemy jeszcze niewielką ilość (0,5g) pyłu cynkowego i mieszaninę zakwaszamy rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego (VI). Wylot probówki zatykamy gumowym korkiem i obserwujemy zmiany, jakie zachodzą w probówce.

Spostrzeżenia:

Pod wpływem kwasu siarkowego (VI) i pyłu cynkowego wydzielał się wodór. Roztwór początkowo miał zabarwienie żółte, lecz po zakwaszeniu przybierał zabarwienie pomarańczowe. Po chwili i to zabarwienie zmieniło się na zielone, które w dalszym etapie trwania reakcji przechodziło w barwę niebieską. Po zakończeniu reakcji roztwór zmienił jednak swą barwę z niebieskiej na zieloną, utrzymując tę barwę trwale, niezależnie od czasu przebywania roztworu w probówce.

Wnioski:

Początkowa żółta barwa roztworu pochodzi od chromianu (VI) potasu K₂CrO₄, która w środowisku kwaśnym zmienia się w barwę pomarańczową, pochodzącą od powstającego w tych warunkach dwuchromianu (VI) potasu. Ten proces przemiany nie zalicza się do procesu redoks, ponieważ atomy chromu w obu związkach są na tym samym dodatnim, szóstym stopniu utlenienia.

2 CrO₄^2- + 2 H⁺ → Cr₂O₇^2- + H₂O

Dalsza zmiana barwy roztworu spowodowana jest przekształceniem się dwuchromianu (VI) potasu w związek chromu (III):

K₂Cr₂O₇ + 3 Zn + 7 H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3 ZnSO₄ + K₂SO₄ + 7 H₂O

Cr₂O₇² + 3 Zn + 14 H⁺ → 2 Cr³⁺ + 3 Zn²⁺ + 7 H₂O

Następna zmiana zielonej barwy roztworu, pochodzącej od obecnych w nim jonów Cr³⁺ , na barwę niebieską spowodowana jest procesem dalszej redukcji tych jonów do jonów chromu, będących na drugim, dodatnim stopniu utlenienia Cr²⁺ w siarczanie (VI) chromu (III). Schematycznie można zapisać:

Cr₂(SO₄)₃ → CrSO₄

zielony niebieski

Ogólny schemat przemian przedstawia się następujaco:

CrO₄² → Cr₂O₇² → Cr³⁺ → Cr²⁺

Po zakończeniu reakcji, po pewnym czasie, barwa roztworu ponownie staje się zielona. Jest to spowodowane utlenianiem się jonów Cr²⁺ tlenem powietrza do jonów Cr³⁺.

DOŚWIADCZENIE 12.

TEMAT: BADANIE WĘDRÓWKI JONÓW W POLU ELEKTRYCZNYM

Z WYKORZYSTANIEM ZIEMNIAKA.

Celem tego doświadczenia jest obserwacja jonów w polu elektrycznym. Aby uatrakcyjnić eksperyment, prowadzi się go na plastrze ziemniaka i wykorzystując charakterystyczną reakcję skrobi z jodem.

Odczynniki: ♦1-molowy roztwór jodku potasu, ♦roztwór fenoloftaleiny, ♦ziemniak

Sprzęt: ♦dwa przewody wykonane z drutu miedzianego, ♦źródło prądu stałego

(około 16 V).

Przebieg doświadczenia:

Na wstępie przygotowujemy do eksperymentu ziemniak, odcinając z niego płaski, o grubości około 0,5 cm, plaster. W plaster ten wciskamy w odległości około 5 cm od siebie dwa kawałki drutu miedzianego, które posłużą nam jako elektrody. Następnie na środku plastra wydrążamy między elektrodami małe wgłębienie, do którego wlewamy dwie krople 1-molowego roztworu jodku potasu. Wokół elektrody, która stanowić będzie ujemny biegun źródła prądu, wydrążamy małe wgłębienie i wlewamy w nie kilka kropel roztworu fenoloftaleiny. Następnie łączymy elektrody ze źródłem prądu i obserwujemy zachodzące zmiany w pobliżu elektrod.

Spostrzeżenia:

Wokół elektrody zwanej katodą pojawiło się malinowe zabarwienie, a wokół anody - niebieskie.

Wnioski:

W wyniku wędrówki jonów w polu elektrycznym, na plastrze ziemniaka, zachodzą na elektrodach odpowiednie reakcje chemiczne:

na katodzie: 2 H₂O + 2 e^- → H₂ + 2 OH^-

na anodzie: 2 I^- → I₂ + 2 e^-

Malinowa barwa roztworu fenoloftaleiny wokół katody pochodzi od tworzących się tam jonów hydroksylowych OH^- . Niebieskie zabarwienie wokół anody zwane jest z powstaniem wokół niej wolnego jodu, który reaguje ze skrobią zawartą w ziemniaku.

DOŚWIADCZENIE 13.

TEMAT: JAK WYKRYĆ KWAS AZOTOWY (V) I AZOTANY (V)

W ROZTWORZE.

Celem tego doświadczenia jest zaprezentowanie analitycznej reakcji wykrywania kwasu azotowego (V) i jego soli obecnych w roztworze na przykładzie próby pierścieniowej.

Odczynniki:♦1-molowy roztwór siarczanu (VI) żelaza (II),

♦stężony kwas siarkowy (VI)

Sprzęt: ♦szerokie probówki o średnicy około 20 mm, ♦pipety, ♦statyw do probówek.

Przebieg doświadczenia:

W szerokiej probówce mieszamy około 4 cm³ badanego roztworu na zawartość kwasu azotowego (V) lub azotanów (V) z taką samą objętością 1-molowego roztworu siarczanu (VI) żelaza (II). Następnie bardzo ostrożnie wpuszczamy z pipety po ściance probówki około 3 cm³ stężonego kwasu siarkowego (VI). Probówkę pozostawiamy w statywie, delikatnie odstawiając go. Należy bardzo uważać, by nie nastąpiło wymieszanie zawartości probówki. Obserwujemy powstające zmiany.

Spostrzeżenia:

Podczas wlewania kwasu po ściance probówki, kwas siarkowy (VI) o dużej gęstości opadł na jej dno. Utworzyły się dwie warstwy: warstwa badanego roztworu oraz pod nią warstwa kwasu. Na powierzchni rozgraniczającej obie warstwy powstał brązowy pierścień.

Wnioski:

Jony żelaza (II) w roztworze o odczynie kwasowym redukują jony azotanowe (V) do tlenku azotu (II).

NO₃^- + 3 Fe²⁺ + 4 H₃O⁺ → NO + 3 Fe³⁺ + 6 H₂O

Powstający w reakcji tlenek azotu (II) ulega rozpuszczaniu w roztworze siarczanu (VI)

żelaza (II), tworząc ciemnobrązowe zabarwienie, które pochodzi od utworzonego

związku kompleksowego - jonu nitrozylożelaza (II).

Fe²⁺ + NO → [Fe(NO)]²⁺

jon nitrozylożelaza (II)

Proces redukcji jonów azotanowych (V) NO₃^- do tlenku azotu (II) NO zachodzi jedynie w silnie stężonych roztworach.

Dlatego też brązowe zabarwienie pojawia się na granicy roztworów, gdyż właśnie tam stężony kwas siarkowy (VI) odbiera wodę badanemu roztworowi.

DOŚWIADCZENIE 14.

TEMAT: REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KWASU SALICYLOWEGO. WYKRYWANIE KWASU SALICYLOWEGO W TABLETKACH POLOPIRYNY.

Odczynniki:♦0,02 % roztwór kwasu salicylowego, ♦rozcieńczone roztwory: chlorku żelaza (III) FeCl₃ , siarczanu (VI) miedzi (II) CuSO₄ , ♦roztwór Koberta (3cm³ stężonego kwasu siarkowego (VI) i 3 krople metanolu CH₃OH)

Sprzęt: ♦ probówki, ♦pipeta ♦zlewka (25 cm³ ), ♦ palnik.

1. Wykrywanie kwasu salicylowego za pomocą roztworu chlorku żelaza (III).

Przebieg doświadczenia:

Do rozcieńczonego i lekko ogrzanego roztworu kwasu salicylowego dodajemy 2-3 krople chlorku żelaza (III). Pojawia się różowe lub fioletowe zabarwienie roztworu (w zależności od stężenia kwasu).

2. Wykrywanie kwasu salicylowego za pomocą roztworu siarczanu (VI) miedzi (II).

Przebieg doświadczenia:

Do zlewki wlewamy około 3 cm³ kwasu salicylowego i dodajemy 0,5 cm³ rozcieńczonego roztworu siarczanu (VI) miedzi (II). Zawartość zlewki ogrzewamy około 3 minuty. Po tym czasie roztwór w zlewce zmienia kolor z niebieskiego na zielony.

3. Wykrywanie kwasu salicylowego za pomocą roztworu Koberta.

Przebieg doświadczenia:

Do roztworu kwasu salicylowego dodajemy pipetą 2 krople stężonego kwasu siarkowego (VI), a po 2-3 minutach 1 kroplę odczynnika Koberta. Po upływie krótkiej chwili wystąpi różowe zabarwienie roztworu.

4. Wykrywanie kwasu salicylowego w tabletkach polopiryny S.

Przebieg doświadczenia:

Tabletkę polopiryny rozpuszczamy, lekko ogrzewając w 100 cm³ wody destylowanej. Do dwóch probówek wlewamy po 1 cm³ roztworu polopiryny, a następnie dodajemy do jednej roztworu chlorku żelaza (III) , a do drugiej - odczynnika Koberta. Charakterystyczne zabarwienie pojawiające się w probówkach pozwala na wykrycie kwasu salicylowego.

DOŚWIADCZENIE 15.

TEMAT: BADANIE ZIELONEGO I BRĄZOWEGO IGLIWIA ŚWIERKA LUB JODŁY.

Odczynniki:♦woda utleniona ( 3 % roztwór nadtlenku wodoru H₂O₂), ♦alkohol etylowy C₂H₅OH , ♦ piasek, ♦igliwie zdrowego i chorego (poddanego działaniu SO₂) drzewa świerka lub jodły.

Sprzęt: ♦ moździerz, ♦ słoik z pokrywką, ♦ zlewki (25 cm³ ), ♦ probówki, ♦ sączki z bibuły i bibuła, ♦ palnik.

Przebieg doświadczenia:

1. W moździerzu umieszczamy kilkadziesiąt igiełek świerkowych lub jodły i rozcieramy je z niewielką ilością piasku. Otrzymany proszek przenosimy do małej zlewki. Podobnie należy postąpić z brunatnymi igiełkami. Do obu zlewek dodajemy po ok. 3cm³ wody utlenionej. Obserwujemy wydzielanie się pęcherzyków gazu. Pęcherzyki gazu wydzielają się intensywnie w mieszaninie zawierającej zielone igiełki. W igliwiu zdrowego drzewa zawarty jest enzym katalaza , który przyspiesza rozkład wody utlenionej:

H₂O₂ ^katalaza 2 H₂O + O₂

2. Sporządzamy proszki z igliwia zdrowego i chorego drzewa w sposób opisany

w punkcie A). Do mieszaniny dodajemy po ok. 5 cm³ alkoholu etylowego i dobrze ucieramy. Następnie odfiltrowujemy przez sączki ekstrakty do dwóch probówek. Otrzymane roztwory o barwach ciemnozielonej i zielonobrunatnej nanosimy po kropli na paski bibuły chromatograficznej lub filtracyjnej. Paski bibuły umieszczamy w słoiku tak, aby koniec był zanurzony w niewielkiej ilości alkoholu etylowego, a naniesione krople powyżej poziomu alkoholu. Po rozdzieleniu się kolorów na paskach bibułę wyjmujemy i porównujemy.

Na bibule, na której był rozdzielony ekstrakt ze zdrowego drzewa, można wyróżnić trzy pasma: dwa o barwie zielonej i jedno o barwie żółtej; chlorofil a, chlorofil b, ksantofil . Na bibule drugiej pozostało brunatne zabarwienie, chlorofil uległ zniszczeniu. Nadmiar kwasów powoduje, że liście drzew przedwcześnie żółkną i opadają. W chlorofilu magnez zostaje zastąpiony kationami wodorowymi:

COOCH₃ COOCH₃

C₃₂H₃₀ON₄ Mg C₃₂H₃₀ON₄ H₂

COOC₂₀H₃₉ COOC₂₀H₃₉

Następuje tzw. feofitynizacja, śmierć zewnętrzna drzewa.

„Elektrolityczne pisanie”

Odczynniki: kilka gramów jodku potasowego KI, łyżeczka skrobi

(mąka ziemniaczana).

Sprzęt: źródło prądu stałego może nim być akumulator 6V lub 12 V lub zespół

bateryjek połączonych ze sobą szeregowo, kawałek blachy żelaznej, mosiężnej lub aluminiowej o wymiarach 20x15 cm, papier, stalówka z obsadką oraz kilka kawałków cienkiego, giętkiego przewodu,

Przebieg doświadczenia:

Montowanie układu: Biegun ujemny łączymy z blachą, biegun dodatni ze stalówką pióra tkwiącą w obsadce. Blacha musi być wyprostowana i czysta, przetarta drobnoziarnistym papierem ściernym.

Sporządzenie atramentu: Małej zlewce w 10 ml wody rozpuszczamy 2 - 3 g kryształków jodku potasu KI. Otrzymujemy bezbarwny, klarowny roztwór. Do drugiego małego naczynia wlewamy 10 ml ciepłej wody i wsypujemy niewielką ilość skrobi (…”ile można wziąć czubkiem scyzoryka”) Skrobię należy wymieszać dokładnie, aby rozprowadzić ją wodą. Teraz oba otrzymane roztwory zlewamy razem, mieszamy i wlewamy do dowolnego płaskiego naczynia np. płytkiego talerza . W płynie tym trzeba zanurzyć na 2 - 3 min. kartkę papieru. Następnie kartkę się wyjmuje, zawiesza nad naczyniem, aby ściekł nadmiar roztworu, po czym mokrą kartkę kładzie na blasze, tak aby dokładnie przylegała, bez fałd i pęcherzy. Gdy połączenia są już wykonane bierzemy do ręki pióro i zaczynamy nim pisać lub rysować na papierze. W miejscach w których stalówka dotknie papieru, pojawiają się ciemnoniebieskie, prawie granatowe znaki. Aby uzyskać dobry efekt, trzeba pisać lub rysować powoli, ciągłymi, spokojnymi ruchami.

Źródłem niebieskiej barwy jest produkt powstający w wyniku działania atomów jodu na koloidalne cząsteczki skrobi.

Aniony Jodkowe I^- po zbliżeniu do elektrody dodatniej , anody, oddały jej po jednym elektronie, zmieniły się w obojętne cząsteczki jodu I_2, i to one zabarwiły skrobię na niebiesko.

„Elektroliza w pełnej krasie”

Odczynniki: 6 - 8 kropli roztworu jodku potasowego KI, 1 - 2 ml zawiesiny skrobi

(mąka ziemniaczana), 6 - 8 kropli roztworu fenoloftaleiny.

Sprzęt:

Spróbujmy teraz wytworzyć jednocześnie dwa efekty barwne, jakie można uzyskać za pomocą elektrolizy. Pierwszym będzie barwienie się fenoloftaleinyna czerwono, drugim - reakcja jodu ze skrobią. Żeby obie te barwy nie wymieszały się ze sobą od razu, trzeba zbudować odpowiedni, zupełnie prosty układ. Widać go na rysunku

W grubej tekturowej pokrywce zlewki robi się 2 otwory i osadza w nich korki. Przez jeden korek przechodzi nóżka szklanego lejka odwróconego czaszą w dół, przez drugi korek - pałeczka węglowa. Teraz z żelaznego drutu trzeba zwinąć stożkowatą spiralę,

włożyć ją od dołu do czaszy lejka, a drugi, prosty koniec drutu ze spiralą wyprowadzić górą przez nóżkę lejka. (Ja użyłam drugiej elektrody wprowadzonej do lejka)

Stężonym roztworem soli kamiennej NaCl napełnia się dużą zlewkę, do której dodamy wcześniej:

a) 6-8 kropli roztworu fenoloftaleiny,

b) 1-2 cm3 roztworu mąki ziemniaczanej w wodzie,

c) 6-8 kropli roztworu jodku potasu KI.

Zlewkę nakrywamy tekturą z osadzonymi w niej lejkiem i pałeczką węglową. Teraz przychodzi pora włączyć prąd. Pamiętajmy, żeby żelazny drut w lejku był elektrodą ujemną, czyli katodą, a pałeczka węglowa - anodą. Prawie natychmiast po włączeniu prądu zauważymy, że w pobliżu katody, czyli wokół ł żelaznego drutu, pod lejkiem zjawią się powoli opadające w dół czerwone smugi. W tym samym czasie bezbarwna

dotychczas ciecz w pobliżu pałeczki węglowej, anody, przybierze zabarwienie niebieskie przechodzące powoli w granatowe. Po 10-15 minutach nastąpi ustalenie

się granicy pomiędzy rożową a granatową barwą cieczy. Przebiega dokładnie wzdłuż dolnej krawędzi czaszy lejka. Zestawienie obu barw, rożówoczerwonej i granatowej,

przy ostrej, wyraźnej ich granicy, wygląda bardzo efektownie. Jeszcze piękniejszy efekt optyczny uzyskamy, prowadząc elektrolizę w zaciemnionym pomieszczeniu i dodatkowo oświetlając zlewkę z boku latarką. Przyczyny pojawienia się czerwieni pod

czaszą lejka są już jasne. Za to sprawa jodu atomowego barwiącego na niebiesko skrobię, jest zagmatwana. Jod atomowy nie pojawia się przecież w wyniku zobojętniania na anodzie anionow I-. Podczas elektrolizy na anodzie wydziela się chlor. Dopiero ten gaz, reagując z jodkiem potasu, wypiera z tego związku jod. Mamy tu do czynienia z bardzo interesującym typem reakcji wymiany, w ktorej atomowy chlor przechodzi w jon, a jonowy jod w obojętny atom.

21

---