Химия
Википедия
Химия
Химией называется одна из обширных и важных отраслей естествознания о веществах и их свойствах, строении, а также о превращениях, которые происходят во вр... читать далее »
Новости по Химии
25.11.2009 00:00

Светящиеся опыты. Химия.

Искры под водой
Разве можно поверить тому, что вещество при кристаллизации из водного раствора выделяет под водой сноп искр?
Но попробуйте смешать 108 г сульфата калия K2SO4 и 100 г декагидрата сульфата натрия Na2SO4 . 10H2O (глауберовой соли) и добавить порциями при помешивании немного горячей дистиллированной или кипяченой воды, пока все кристаллы не растворятся.
Раствор оставьте в темноте для охлаждения и кристаллизации двойной соли Na2SO4 . 2K2SO4 . 10H2O.
Как только начнут выделяться кристаллы, раствор будет искриться: при 60 °С слабо, а по мере охлаждения все сильнее и сильнее. Когда кристаллов выпадет много, вы увидите целый сноп искр.
Если провести стеклянной палочкой по выделившимся на дне сосуда кристаллам, то снова появятся искры.

Свечение и образование искр вызваны тем, что при кристаллизации двойной соли, которая получается по реакции

2K2SO4 + Na2SO4 + 10H2O = Na2SO4 . 2K2SO4 . 10H2O,

выделяется много энергии, почти полностью превращающейся в световую.
Двойные соли
Двойными называют соли, образованные двумя разными катионами с одним и тем же анионом.
Например, при упаривании водного раствора, содержащего 1 моль сульфата калия K2SO4 и 1 моль сульфата алюминия Al2(SO4)3 выделяется не смесь этих солей, а однородные кристаллы "алюмокалиевых квасцов" - додекагидрата сульфата алюминия-калия KAl(SO4)2 . 12 H2O, имеющие характерную октаэдрическую форму.
Двойные соли можно рассматривать как комплексные соединения, существующие только в кристаллическом состоянии. При растворении в воде они полностью распадаются на ионы.
Так, квасцы диссоциируют на катионы калия K+ и гексаакваалюминия [Al(H2O)6]3+, сульфат-ионы SO42-- и молекулы воды:
KAl(SO4)2 . 12 H2O = K+ + [Al(H2O)6]3+ + 2SO42--
Поэтому химическое поведение водных растворов двойных солей не отличается от поведения составляющих их обычных солей.
Квасцы
Квасцы - групповое название двойных солей состава МЭ(SO4)2 . 12H2O, где М - калий K, рубидий Rb, цезий Cs, аммоний NH4, а Э - алюминий Al, хром Cr, железо Fe и другие элементы в степени окисления (+III), дающие при диссоциации солей трехзарядные катионы.
Квасцы хорошо растворяются в воде, их водные растворы имеют вяжущий кисловатый вкус и кислую реакцию из-за гидролиза, например:
[Al(H2O)6]3+ + H2O <<здесь знак обратимости >> [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+
При нагревании квасцы сначала плавятся в содержащейся в них воде, а затем эту воду теряют, образуя безводные соли. Дальнейшее нагревание превращает квасцы в смесь оксидов металлов.
Оранжевый свет
Появление этого удивительного свечения также вызвано почти полным превращением энергии химической реакции в световую.
Чтобы его наблюдать, приливают к насыщенному водному раствору гидрохинона C6H4(OH)2 10-15%-ный раствор карбоната калия K2CO3, формалин - водный раствор формальдегида HCHO и пергидроль - концентрированный раствор пероксида водорода H2O2. Свечение жидкости лучше наблюдать в темноте.

Свечение вызвано окислительно-восстановительными реакциями превращения гидрохинона C6H4(OH)2 в хинон (C6H4)O2, а формальдегида HCHO - в муравьиную кислоту HCOOH:

C6H4(OH)2 + H2O2 = (C6H4)O2 + 2H2O,

HCHO + H2O2 = HCOOH + H2O

Одновременно протекает реакция нейтрализации муравьиной кислоты карбонатом калия с образованием соли - формиата калия HCOOK и выделением диоксида углерода CO2 (углекислого газа), поэтому раствор вспенивается:

2HCOOH + K2CO3 = 2HCOOK + CO2 + H2O

Гидрохинон и формальдегид
Гидрохинон (1,4-дигидроксибензол) - бесцветное кристаллическое вещество состава C6H4(OH)2. Молекула гидрохинона содержит бензольное кольцо, в котором два атома водорода в пара-положении замещены на две гидроксильные группы.
Гидрохинон хорошо растворим в воде, этиловом спирте и ацетоне, он сильный восстановитель и в этом качестве используется в фотографическом процессе, входя в состав проявителя.
Под действием окислителей гидрохинон превращается в хинон (бензохинон) состава (C6H4)O2. В свободном состоянии хинон образует желтые кристаллы, малорастворимые в воде, хорошо растворимые в этиловом спирте и в водных растворах щелочей.

Формальдегид HCHO (альдегид муравьиной кислоты) - бесцветное газообразное вещество с острым запахом. Водный 40%-ный раствор HCHO носит название формалина. При упаривании или длительном хранении формалина происходит полимеризация формальдегида с образованием параформальдегида, или параформа - бесцветного твердого вещества.
Это продукт полимеризации формальдегида с молекулами, имеющими строение длинных цепей состава
H ( - CH2 - O - CH2 - O - CH2 - )nOH,
где n принимает значения от 8 до 100. При нагревании параформ снова превращается в газообразный формальдегид.
Впервые формальдегид получил немецкий химик Андреас Маргграф в 1740 году, а параформ выделил русский химик Александр Бутлеров в 1861 году.
Пероксид водорода
Чистый пероксид водорода H2O2 - бледно-голубая сиропообразная жидкость, которая при охлаждении ниже --1 °С превращается в бледно-голубые кристаллы. Водный 30%-ный раствор H2O2 называют пергидролем.
Безводный H2O2 неустойчив при хранении, особенно на свету. Его разложение часто протекает со взрывом:
2 H2O2 = 2 H2O + O2╯
Пероксид водорода смешивается с водой в любых соотношениях и в водных растворах проявляет свойства очень слабой кислоты:
H2O2 + H2O <<здесь знак обратимости>> HO2-- + H3O+
Нейтральные соли пероксида водорода называют пероксидами, а кислые - гидропероксидами (например, Na2O2 - пероксид натрия, NaHO2 - гидропероксид натрия).
Пероксид водорода проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства, но первые выражены сильнее.
Впервые H2O2 был получен в 1818 году французским химиком Луи Тенаром при действии охлажденной серной кислоты на пероксид бария BaO2:
BaO2 + H2SO4 = H2O2 + BaSO4╱
Помимо H2O2, в этой реакции выделяется тяжелый белый осадок - малорастворимый в воде сульфат бария BaSO4.

Источник

© WIKI.RU, 2008–2017 г. Все права защищены.