Темир доору - 3-бөлүк

Биздин цивилизациянын номер биринчи металлы жана анын мамилелери тууралуу акыркы чыгарылыш. Буга чейин жүргүзүлгөн эксперименттер бул үй лабораториясында изилдөө үчүн кызыктуу тема экенин көрсөттү. Бүгүнкү эксперименттер мындан кем эмес кызыктуу болот жана химиянын кээ бир аспектилерине башкача көз караш менен кароого мүмкүндүк берет.

Макаланын биринчи бөлүгүндөгү эксперименттердин бири темир (II) гидроксидинин жашыл түстөгү чөкмөсүн Н эритмеси менен күрөң темир (III) гидроксидине чейин кычкылдантуу болду.₂O₂. Суутек перекиси көптөгөн факторлордун, анын ичинде темир кошулмаларынын (экспериментте кычкылтек көбүктөрү табылган) таасири астында ажырайт. Сиз бул эффектти көрсөтүү үчүн колдоносуз...

...Катализатор кандай иштейт?

Албетте, реакцияны тездетет, бирок - эстен чыгарбоо керек - берилген шарттарда (кээде өтө жай, ал тургай сезилбесе да) болушу мүмкүн. Бирок катализатор реакцияны тездетет, бирок ага катышпайт деген сөз бар. Хмм... эмнеге аны такыр кошуп? Химия сыйкыр эмес (кээде мага ошондой сезилет жана жүктөө үчүн "кара") жана жөнөкөй эксперимент менен сиз катализатордун иштеп жатканын көрөсүз.

Алгач позицияңызды даярдаңыз. Үстөлдү төгүп албоо үчүн лоток, коргоочу кол каптар жана көз айнек же визор керек болот. Сиз каустик реагент менен иштеп жатасыз: пергидрол (30% суутек перекиси Н эритмеси).₂O₂) жана темир (III) хлорид эритмеси FeCl₃. Акылдуу иш кылыңыз, өзгөчө көзүңүзгө кам көрүңүз: пегидрол менен күйгөн колуңуздун териси калыбына келет, бирок көзүңүз калыбына келбейт. (1).

2. Сол жактагы бууланткычта бир гана суу, оң жакта - пергидрол кошулган суу бар. Экөөнө тең темир (III) хлоридинин эритмесин куюп коёсуз

3. Реакциянын жүрүшү, ал аяктагандан кийин катализатор регенерацияланат

Фарфор бууланткычка куюп, эки эсе көп суу кошобуз (реакция суутек перекиси менен да жүрөт, бирок 3% эритмеде эффект начар байкалат). Сизде болжол менен 10% H эритмеси бар₂O₂ (коммерциялык пергидрол 1:2 суу менен суюлтулган). Ар бир идиште бирдей өлчөмдө суюктук болушу үчүн, экинчи бууланткычка жетиштүү суу куюңуз (бул сиздин маалымат алкагыңыз болот). Эми эки пароходко 1-2 см кошобуз.³ 10% FeCl эритмеси₃ жана тестти кунт коюп карап көрүңүз (2).

Башкаруучу бууланткычта суюктук гидратталган Fe иондорунун эсебинен саргыч түстө болот.³⁺. Башка жагынан алганда, суутек перекиси бар идиште көп нерсе болот: мазмуну күрөң болуп, газ интенсивдүү түрдө бөлүнүп чыгат, бууланткычтагы суюктук абдан ысып, ал тургай кайнайт. Реакциянын аякташы газдын бөлүнүшүнүн токтошу жана башкаруу системасындагыдай (3) курамынын түсүнүн сарыга өзгөрүшү менен белгиленет. Сиз жөн гана күбө болдуңуз катализатордун иштеши, идиште кандай өзгөрүүлөр болгонун билесизби?

Күрөң түс реакциянын натыйжасында пайда болгон темир темир кошулмаларынан келип чыгат:

Бууландыргычтан интенсивдүү бөлүнүп чыккан газ, албетте, кычкылтек (сиз күйүп жаткан факел суюктуктун үстүндө күйө баштаганын текшере аласыз). Кийинки этапта жогорудагы реакцияда бөлүнүп чыккан кычкылтек Fe катиондорун кычкылдандырат.²⁺:

Регенерацияланган Fe иондору³⁺ алар кайрадан биринчи реакцияга катышышат. Процесс бардык суутек перекиси түгөнгөндөн кийин аяктайт, аны сиз бууланткычтын курамына саргыч түс кайра келгенде байкайсыз. Биринчи теңдеменин эки тарабын экиге көбөйтүп, экинчи жагына кошуп, анан карама-каршы тараптардагы окшош мүчөлөрдү жокко чыгарганда (кадимки математикалык теңдемедегидей), H бөлүштүрүү реакция теңдемесин аласыз.₂O₂. Темир иондору жок экенине көңүл буруңуз, бирок алардын конверсиядагы ролун көрсөтүү үчүн аларды жебенин үстүнө териңиз:

Суутек перекиси да жогорудагы теңдеме боюнча өзүнөн-өзү ажырайт (албетте, темир иондору жок), бирок бул процесс өтө жай жүрөт. Катализатордун кошулушу реакция механизмин ишке ашырууга оңой болгон механизмге өзгөртөт жана ошондуктан бүт трансформацияны тездетет. Анда эмне үчүн катализатор реакцияга катышпайт деген идея? Процесс учурунда кайра калыбына келип, продуктулардын аралашмасында өзгөрүүсүз калгандыктан (экспериментте Fe(III) иондорунун сары түсү реакцияга чейин да, андан кийин да пайда болот). Андыктан муну унутпа катализатор реакцияга катышат жана активдүү бөлүгү болуп саналат.

Н менен болгон кыйынчылыктар үчүн.₂O₂

4. Каталаза суутектин перекисин (сол жактагы пробирканы) ыдыратат, ЭДТА эритмесин кошуу ферментти жок кылат (оң жактагы пробирка)

Ферменттер ошондой эле катализатор болуп саналат, бирок алар тирүү организмдердин клеткаларында иштейт. Табият темир иондорун ферменттердин активдүү борборлорунда колдонуп, кычкылдануу жана калыбына келтирүү реакцияларын тездеткен. Бул жогоруда айтылган темирдин валенттүүлүгүнүн бир аз өзгөрүшүнө байланыштуу (IIден III жана тескерисинче). Бул ферменттердин бири каталаза болуп саналат, ал клеткаларды клеткадагы кычкылтек трансформациясынын өтө уулуу продуктусу - суутек перекисиден коргойт. Каталазаны картошканы эзип, картошкага суу кошуп, оңой ала аласыз. суспензия түбүнө чөгүп, супернатантты ыргытыңыз.

Пробиркага 5 см куюңуз.³ картошка экстракты жана 1 см кошуу³ суутек перекиси. Мазмуну абдан көбүктүү, ал тургай пробиркадан «чыга» алышы мүмкүн, андыктан аны табакка салып көрүңүз. Каталаза абдан натыйжалуу фермент болуп саналат; бир каталаза молекуласы бир мүнөттө бир нече миллион H молекуласын талкалай алат.₂O₂.

Экстрактты экинчи пробиркага куйгандан кийин 1-2 см³ ЭДТА эритмеси (натрий эдетикалык кислотасы) жана мазмуну аралаштырылган. Эгерде сиз азыр суутек пероксидинин бир бөлүгүн кошсоңуз, анда суутек пероксидинин эч кандай ажыроосун көрбөйсүз. Себеби, EDTA менен темир ионунун өтө туруктуу комплексинин пайда болушу (бул реагент көптөгөн металл иондору менен реакцияга кирет, аларды аныктоо жана чөйрөдөн чыгаруу үчүн колдонулат). Fe иондорунун айкалышы³⁺ EDTA менен ферменттин активдүү сайтын бөгөттөп, демек, активдештирилген каталаза (4).

Темир нике шакеги

Аналитикалык химияда көп иондорду идентификациялоо аз эрүүчү чөкмөлөрдүн пайда болушуна негизделген. Бирок, эригичтик таблицага тез көз чаптырсак, нитрат (V) жана нитрат (III) аниондору (биринчисинин туздары жөн эле нитраттар, ал эми акыркылары - нитриттер деп аталат) иш жүзүндө чөкмө түзбөйт.

Темир (II) сульфаты FeSO бул иондорду аныктоодо жардамга келет.₄. Реагенттерди даярдаңыз. Бул туздан тышкары күкүрт кислотасынын (VI) H концентраттуу эритмеси керек болот₂SO₄ жана бул кислотанын суюлтулган 10-15% эритмеси (суюлтууда, куюуда этият болуңуз, албетте, “кислота сууга”). Мындан тышкары, аныкталган аниондорду камтыган туздар, мисалы, KNO₃, NaNO₃, NaNO₂. Концентраттуу FeSO эритмесин даярдаңыз.₄ жана эки аниондун туздарынын эритмелери (чейрек чай кашык тузду болжол менен 50 см.³ суу).

5. Шакек тестинин оң натыйжасы.

Реагенттер даяр, эксперимент жасоого убакыт келди. Эки пробиркага 2-3 см куй³ FeSO чечими₄. Андан кийин бир нече тамчы концентраттык эритме N кошуу.₂SO₄. Пипетка аркылуу нитрит эритмесинин аликвотун чогултуңуз (мисалы, NaNO₂) жана пробирканын дубалынан ылдый аккандай кылып куюңуз (бул маанилүү!). Ошол сыяктуу эле, нитрат эритмесинин бир бөлүгүн куюп (мисалы, KNO₃). Эгер эки эритмени тең кылдат куюп койсоңуз, бетинде күрөң тегерекчелер пайда болот (ошондуктан бул сыноонун жалпы аталышы - шакек реакциясы) (5). Эффект кызыктуу, бирок көңүлүңүздү чөгөрүүгө, балким, ачууланууга укугуңуз бар (Анткени бул аналитикалык тест? Натыйжа эки учурда тең бирдей!).

Бирок, дагы бир эксперимент жасап көрүңүз. Бул жолу темир (II) тузунун эритмеси бар пробиркаларга суюлтулган Н эритмесин кошуңуз.₂SO₄. Нитраттардын жана нитриттердин эритмелерин киргизгенден кийин (мурдагыдай) сиз бир гана пробиркада оң натыйжаны байкайсыз - NaNO эритмеси бар.₂. Бул жолу сизде шакек сынагынын пайдалуулугу жөнүндө эч кандай эскертүүлөрүңүз жок болсо керек: бир аз кислоталуу чөйрөдөгү реакция эки ионду так айырмалоого мүмкүндүк берет.

Реакция механизми нитрат иондорунун эки түрүнүн тең азот кычкылынын (II) NO бөлүнүп чыгышы менен ажырашына негизделген (бул учурда темир иону экиден үч орундууга чейин кычкылданат). Fe(II) ионунун NO менен айкалышы күрөң түскө ээ жана шакекчеге түс берет (эгер сыноо туура жүргүзүлсө, эритмелерди жөн гана аралаштыруу менен пробирканын кара түсүн гана аласыз, бирок - керек моюнга алуу - мындай кызыктуу эффект болбойт). Бирок нитрат иондорунун ажыроосу күчтүү кислоталуу реакция чөйрөсүн талап кылат, ал эми нитрит үчүн жумшак кычкылдануу гана талап кылынат, демек, сыноодо байкалган айырмачылыктар.

Жашыруун кызматтагы темир

Адамдар дайыма жашыра турган нерсеге ээ болгон. Журналды түзүү ошондой эле берилүүчү маалыматты коргоо ыкмаларын иштеп чыгууну талап кылды - текстти шифрлөө же жашыруу. Акыркы ыкма үчүн ар кандай симпатикалык сыялар ойлоп табылган. Булар сизди аларды жасаган заттар жазуу көрүнбөйтбирок, мисалы, жылытуу же башка зат (иштеп чыгуучу) менен дарылоонун таасири астында ачылат. Жакшынакай сыя жана аны иштеп чыгуучу жасоо кыйын эмес. Түстүү продуктуну пайда кылган реакцияны табуу жетиштүү. Сыянын өзү түссүз болгону жакшы, анда ал тарабынан жасалган жазуу каалаган түстөгү субстратта көрүнбөй калат.

Темир кошулмалары да жагымдуу сыяларды түзөт. Мурда сүрөттөлгөн сыноолорду жүргүзгөндөн кийин симпатикалык боёк катары темир (III) жана FeCl хлоридинин эритмелерин сунуштоого болот.₃, калий тиоцианиди KNCS жана калий ферроцианид К₄[Fe(CN)₆]. FeCl реакциясында₃ цианид менен кызыл, ал эми ферроцианид менен көк түскө айланат. Алар сыя сыяктуу жакшыраак. тиоцианаттын жана ферроцианиддин эритмелериалар түссүз болгондуктан (акыркы учурда эритмени суюлтуу керек). Жазуу сары түстөгү FeCl эритмеси менен жасалган.₃ ал ак кагазда көрүнүп турат (эгер карта да сары болбосо).

6. Эки тондуу тушь жакшы

7. Симпатикалык салицил кислотасы

Бардык туздардын суюлтулган эритмелерин даярдап, цианид менен ферроцианиддин эритмеси менен карталарга жазуу үчүн щетка же ширенке колдонуңуз. Реагенттерди булгабаш үчүн ар бири үчүн башка щетка колдонуңуз. Кургатканда коргоочу кол кап кийип, кебезди FeCl эритмеси менен нымдап алыңыз.₃. Темир (III) хлоридинин эритмеси коррозиялык жана убакыттын өтүшү менен күрөң түскө айланат сары тактар. Ушул себептен улам, аны менен териңизди жана чөйрөңүздү боёбоңуз (экспериментти лотокто жасаңыз). Кагаздын бетин нымдоо үчүн кебезди колдонуңуз. Иштеп чыгуучунун таасири астында кызыл жана көк тамгалар пайда болот. Бир баракка эки сыя менен да жазсаңыз болот, анда ачылган жазуу эки түстүү болот (6). Салицил спирти (салицил кислотасынын спирттеги 2% эритмеси) көк сыя катары да ылайыктуу (7).

Ушуну менен темир жана анын кошулмалары тууралуу үч бөлүктөн турган макала аяктайт. Сиз бул маанилүү элементи экенин билип, андан тышкары, көптөгөн кызыктуу эксперименттерди жүргүзүүгө мүмкүндүк берет. Бирок, биз дагы эле "темир" темасына токтолобуз, анткени бир айдан кийин сиз анын эң каардуу душманына жолугасыз - коррозия.

Ошондой эле, караныз: