Tekst rada je postavljen bez slika i formula.
Puna verzija rada dostupna je u kartici "Job Files" u PDF formatu

Sadržaj

Uvod 3

Teorijski dio 5

Povijest indikatora otvaranja 5

Klasifikacija školskih indikatora i kako ih koristiti 6

pH 6

Eksperimentalni dio 8

Sociološko istraživanje 8

Izrada indikatora od prirodnog materijala 9

Laboratorijska studija "Mjerenje razine pH u sredstvima za čišćenje"…………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………

Zaključak 14

Popis korištenih izvora 15

Uvod

U suvremenom svijetu gotovo je nemoguće bez kozmetike. Sapuni, šamponi, pilinzi, losioni, tonici, kreme... Teško nam je zamisliti život bez toga. Kozmetika prati naš život od rođenja. Na policama trgovina ima puno proizvoda različitih proizvođača: UNILEVER, Beiersdorf, Oriflame itd. Proizvođači - domaći i strani - natječući se nude nove proizvode, hvaleći njihova prekrasna svojstva. Kozmetika se može koristiti od najranije dobi (npr. Jonson's Baby, Bubchen namijenjena je djeci).Glavna svrha moderne kozmetike je dati ljudima priliku da ostanu lijepi cijeli život.Svako jutro se umivamo posebnim kozmetičkim preparatima, dok su se naše bake prale izvorskom vodom. Drugačije je nemoguće: živimo u potpuno drugačijim ekološkim uvjetima. Voda neće otopiti znojno-masne izlučevine kože pomiješane s prašinom i gradskim ispušnim plinovima. Osim toga, naša voda iz slavine je s izbjeljivačem. I obični sapun je alkalni i isušuje kožu Potrebno je koristiti posebna sredstva za čišćenje koja sadrže mekše tvari u odnosu na sapun, a osim čišćenja voditi računa i o tipu kože.

Nakon što ste kupili neprikladnu odjeću ili obuću, lako ih možete vratiti natrag u trgovinu. S kozmetikom je to, nažalost, nemoguće. Kako vam ne bi bilo neugodno do suza zbog neuspješnog lijeka, morate pažljivije birati kozmetiku. Jedna od važnih smjernica pri odabiru kozmetičkog proizvoda je pH vrijednost.

Nakon što smo naučili odrediti pH, moći ćemo napraviti kozmetiku kod kuće koristeći samo ekološki prihvatljive prirodne sastojke. Za određivanje pH potrebni su posebni indikatori ili test trake. 0000000 Cilj: izrada indikatora kod kuće; određivanje kvalitete različitih sredstava za čišćenje pomoću indikatora.

Ciljevi istraživanja:

Provesti analizu znanstvene literature o ovoj problematici;

Naučite povijest pojavljivanja indikatora;

Proučiti načine formiranja indikatora;

Pripremite indikatore od prirodnih materijala kod kuće;

Provedite analizu kozmetike, napravite video istraživanja

Hipoteza: pretpostavimo da se indikatori mogu pripremiti kod kuće.

Predmet proučavanja: indikatori

Predmet proučavanja: sastav indikatora

Metode: analiza znanstvene literature, promatranje, laboratorijski pokus, iskustvo, ispitivanje, analiza rezultata.

Teorijski dio

Povijest indikatora otvaranja

Indikatori znači "pokazivači". To su tvari koje mijenjaju boju ovisno o tome nalaze li se u kiseloj, lužnatoj ili neutralnoj sredini. Najčešći indikatori su lakmus, fenolftalein, metiloranž.

Prvi acidobazni indikator bio je lakmus. Lakmus je vodena otopina lakmusovog lišaja koji raste na stijenama u Škotskoj.

Indikatore je u 17. stoljeću prvi otkrio engleski fizičar i kemičar Robert Boyle. Boyle je provodio razne eksperimente. Jednog dana, dok je vodio još jednu studiju, ušao je vrtlar. Donio je ljubičice. Boyle je volio cvijeće, ali morao je eksperimentirati. Boyle je ostavio cvijeće na stolu. Kada je znanstvenik završio svoj eksperiment, slučajno je pogledao cvijeće, pušilo se. Kako bi spasio cvijeće, umočio ga je u čašu vode. I - kakvog li čuda - ljubičice, njihove tamnoljubičaste latice, pocrvenjele su. Boyle se zainteresirao i eksperimentirao s rješenjima, svaki put dodajući ljubičice i promatrajući što se događa s cvijećem. U nekim čašama cvjetovi su odmah počeli crvenjeti. Znanstvenik je shvatio da boja ljubičica ovisi o tome koja je otopina u čaši, koje su tvari sadržane u otopini. Najbolje rezultate dali su pokusi s lakmusovim lišajem. Boyle je umočio obične papirnate trake u otopinu lakmusovog lišaja. Pričekala sam dok se nisu natopili infuzijom, a zatim sam ih osušila. Ove lukave komade papira Robert Boyle nazvao je indikatorima, što na latinskom znači "pokazivač", jer označavaju medij rješenja. Upravo su indikatori pomogli znanstveniku da otkrije novu kiselinu - fosfornu, koju je dobio spaljivanjem fosfora i otapanjem dobivenog bijelog produkta u vodi.

Ako nema pravih kemijskih pokazatelja, za određivanje kiselosti okoliša može se uspješno koristiti kućno, poljsko i vrtno cvijeće, pa čak i sok mnogih bobičastog voća – trešnje, aronije, ribiza. Ružičasti, grimizni ili crveni cvjetovi geranija, latice božura ili obojeni grašak postat će plavi kada se umoče u alkalnu otopinu. Sok od trešanja i ribiza također će postati plav u alkalnom okruženju. Naprotiv, u kiselini će isti "reagensi" poprimiti ružičasto-crvenu boju.

Biljni acidobazni indikatori ovdje su tvari za bojenje - antocijani.Upravo antocijani daju razne nijanse ružičaste, crvene, plave i ljubičaste mnogim cvjetovima i plodovima.

Boja od repe betain ili betanidin u alkalnoj sredini postaje bezbojna, a u kiseloj postaje crvena. Zato boršč s kiselim kupusom ima tako ukusnu boju.

Klasifikacija školskih indikatora i njihovo korištenje.

Pokazatelji imaju različite klasifikacije . Jedan od najčešćih su acidobazni indikatori koji mijenjaju boju ovisno o kiselosti otopine.Danas je poznato nekoliko stotina umjetno sintetiziranih acidobaznih indikatora od kojih se neki mogu pronaći u školskom kemijskom laboratoriju.

Fenolftalein (prodaje se u apoteci "purgen") - bijeli ili bijeli s blago žućkastom nijansom fini kristalni prah. Topljiv u 95% alkoholu, praktički netopljiv u vodi. Bezbojni fenolftalein bezbojan je u kiseloj i neutralnoj sredini, a u alkalnoj postaje grimiznocrven. Stoga se za određivanje alkalne sredine koristi fenolftalein.

metiloranž - narančasti kristalni prah. Teško topljiv u vodi, dobro topljiv u vrućoj vodi, praktički netopljiv u organskim otapalima. Boja otopine se mijenja iz crvene u žutu.

Lakmoid (lakmus) - crni prah. Topljiv u vodi, 95% alkoholu, acetonu, ledenoj octenoj kiselini. Boja otopine se mijenja iz crvene u plavu.

Indikatori se obično koriste dodavanjem nekoliko kapi vodene ili alkoholne otopine ili malo praha u ispitnu otopinu.

Drugi način primjene je korištenje traka papira impregniranih otopinom indikatora ili mješavinom indikatora i osušenih na sobnoj temperaturi. Takve trake proizvode se u raznim verzijama - sa ili bez otisnute ljestvice boja - standarda boja.

Indikator vodika

Indikatorski papir univerzalni ima skalu za definiranje okoline (rN).

Vodikov indeks, pH - vrijednost koja karakterizira koncentraciju vodikovih iona u otopinama. Ovaj koncept uveo je 1909. danski kemičar Sorensen. Indikator se naziva pH, prema prvim slovima latinskih riječi potentia hydrogeni je jakost vodika, odn pondus hydrogenii je težina vodika. Vodene otopine mogu imati pH vrijednost u rasponu od 0-14. U čistoj vodi i neutralnim otopinama pH=7, u kiselim otopinama pH7. pH vrijednosti se mjere kiselo-baznim indikatorima.

Tablica 1. - Boja indikatora u različitim okruženjima.

• HIPOTEZA PROJEKTA

Upoznajte se s informativnom literaturom, provedite analizu, izvucite zaključke

• Upoznajte se s informativnom literaturom, provedite analizu, izvucite zaključke
• Provesti praktična istraživanja utjecaja reakcijskih uvjeta na oksidacijsko-redukcijska svojstva tvari
• Saznajte koji je značaj jedne od ovih tvari u svakodnevnom životu u smislu OVR-a

• Svrha: OTKRIVANJE TVARI KOJA MOŽE PROMIJENITI BOJU OVISNO O SITUACIJI, proučavanje njezinih svojstava i primjene

NAPREDAK STUDIJA

• ČITAJTE SE S IZVORIMA INFORMACIJA, UČITE KOJE SU TVARI SPOSOBNE PROMIJENITI BOJU
• ANALIZIRALI SMO:
• RAZLOZI PROMJENE BOJE
• TIJEKOM EKSPERIMENTA UTJECAJ OKOLIŠA NA BOJANJE KMnO4
• SAZNAO VRIJEDNOST KALIJEVA PERMANGANATA U KUĆANSTVU I NJEGOV DJELOVANJE NA BILJKE.

REZULTATI ISTRAŽIVANJA

• Kemijski kameleoni su brojne tvari koje mogu promijeniti svoju boju tijekom kemijskih reakcija.

• To uključuje i organske i anorganske tvari.

• uzroci boje tvari ovise o nizu čimbenika

• Molekula je naslikana

• slobodni elektroni

• neparan broj elektrona u molekuli

• čvrstoća kemijske veze

• nastajanje kemijske veze

• boja molekule
• ovisi o zgradi

Koje reakcije mijenjaju boju tvari?

• same tvari ne mijenjaju boju.
• Promjena boje je znak kemijske reakcije,
• više OVR

• Kalijev permanganat (lat. Kalii permanganas)
• - kalijeva sol permanganske kiseline

• Otkrivač je švedski kemičar i farmaceut Karl-Wilhelm Scheele.
• spojeni "crni magnezij" - mineral piroluzit (prirodni mangan dioksid), s potašom - kalijev karbonat i salitrom - kalijev nitrat. Time su nastali kalijev permanganat, kalijev nitrit i ugljikov dioksid:
• 2MnO2 + 3KNO3 + K2CO3 = 2KMnO4 + 3KNO2 + CO2

• MANGAN
• (KMnO4).

SVOJSTVA KALIJEVA PERMANGANATA

• Tamnoljubičasti kristali.
• Ne stvara kristalne hidrate.
• Topljivost u vodi je umjerena.
• Hidrolizirano
• Sporo se raspada u otopini.
• Otopine su obojene

PRAKTIČNO ISTRAŽIVANJE

• OKSIDANT
• u otopini i tijekom sinteriranja.

• MANGAN - OVO

• PROPADANJE

• EKSPLOZIVNO

• DAJE LUŽNATU REAKCIJU OKOLINE

• promjene
• bojanje
• KMnO4

• Bojanje
• ovisi
• od srijede
• riješenje

• neutralan

• alkalni

• kiselo

• smeđa boja

• zelene boje

• bezbojan

• medij otopine

• permanganatna boja

• Utjecaj reakcije medija na
• redoks proces

• Kalijev permanganat stvara različite produkte redukcije u različitim reakcijama medija

PRIMJENA

• Kao oksidacijsko sredstvo koristi se KMnO4

MANGAN U KUĆANSTVU

• antioksidans

• PRIMJENA

• PRIMJENA MANGANA U KUĆANSTVU VRŠIMO OVR!

• OVR - PROCES

• antiseptički

• ima emetičko djelovanje

• "kauterizacija" i "isušivanje" kože i sluznica

• adstrigentno djelovanje

PAŽNJA PRI RADU S MANGANOM

• kemijska opeklina
• trovanje
• Čvrsti kalijev permanganat i njegova jaka
• rješenja mogu biti opasna.
• Stoga ga treba čuvati na mjestima nedostupnim bebama i s njim pažljivo rukovati.

• Tijekom tjedna zemlja i bolesna biljka zalijevane su slabom otopinom. Bijeli premaz na tlu je nestao, štetnici su umrli. Kalijev permanganat ima dezinfekcijska i antiseptička svojstva

• Prilikom zalijevanja jednom svaka dva tjedna sa slabom otopinom, izgled biljaka se poboljšao. Kalijev permanganat sadrži elemente koji potiču rast biljaka - mangan i kalij.

• Stalnim zalijevanjem biljaka slabom otopinom utvrđeno je da biljke alkalnih tala reagiraju pozitivno, a kiselih tala negativno. Otopina kalijevog permanganata ima alkalno okruženje

• Tretman koncentriranom otopinom uzrokuje opekline, pa čak i smrt biljke.

rezultate

• HIPOTEZA PROJEKTA

• tvari "Kameleoni" postoje

• ZAKLJUČAK:
• SAME TVARI MIJENJAJU BOJU
• NE MOGU.
• HIPOTEZA NIJE POTVRĐENA

•  1C Tutor. Kemija. CD - disk.
•  Velika enciklopedija. Ćirila i Metoda, 2005. CD-ROM.
• Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A. Počeci kemije. Moderan tečaj za kandidate za sveučilišta.
• U 2 sveska - M. 1997. BDE Biologija, M. "Drofa" 2004
•  Ekologija. Kognitivna enciklopedija, M. Bustard
•  Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Knjiga iz kemije za domaću lektiru. - M., Kemija, 1994.
•  Shulpin G.B. Ova fascinantna kemija. – M.; Kemija, 1984.

• IZVORI INFORMACIJA

• narančasta tamno crno-zelena
• ljubičasta crna siva

• Poznato je da dvostruke i jednostruke veze mogu relativno lako međusobno zamijeniti mjesta. Ali svaka međuatomska veza je par elektrona koji je zajednički atomima koje veže. Dakle, ispada da se u odjeljku konjugacije, vezni elektroni mogu kretati prilično slobodno unutar ovog odjeljka. Takva sloboda povlači za sobom važne optičke posljedice.

• Još jedna zanimljiva činjenica: spojevi s neparnim brojem elektrona u molekuli češće su obojeni od spojeva s parnim brojem elektrona. Recimo da radikal C(C6H5)3 ima intenzivnu smeđe-ljubičastu boju, dok je C(C6H5)4 bezbojan. Dušikov dioksid NO2 s neparnim brojem elektrona u molekuli je smeđe-smeđe boje, a kada se dimerizira, dobiva se bezbojni spoj N2O4 (udvostručenje broja elektrona postaje paran). Razlog je to što je u sustavima s neparnim brojem elektrona jedan od njih nesparen i može se kretati relativno slobodno unutar cijele molekule. I, kao što je ranije spomenuto, to može uzrokovati pojavu bojanja.

• spoj sastavljen od gotovo bezbojnih sastavnih dijelova,
• ispada da je obojen. Dakle, Fe3 + ion je bezbojan, Fe (CN) 64 - ion, koji je dio žute krvne soli, blago je žuto obojen. Ali Fe43, koji se dobiva ispuštanjem otopina koje sadrže te ione, ima intenzivno plavu boju.
• Razlog pojave boje treba tražiti u tome što ovdje nastaje spoj s čvršćim kemijskim vezama (ne s ionskim, nego s kovalentnim vezama); stupanj međusobnog dijeljenja elektrona postaje toliko značajan da dolazi i do snažnog pomaka apsorpcijskog maksimuma u vidljivo područje spektra i povećanja intenziteta apsorpcije.

• solvati joda u vodi su smeđe-crveni, au ugljikovom tetrakloridu - ljubičasti

• Silikagel impregniran kobaltovim kloridom postaje plav na suhom, a ružičast na mokrom zraku. A stvar je u tome što s viškom vlage molekule plavog kobalt klorida CoCl2 tvore složeni spoj s molekulama vode - kristalni CoCl2 6H2O, koji ima tamno ružičastu boju.

• Reducira se u manganove spojeve različitih oksidacijskih stupnjeva.
• u kiseloj sredini: 2KMnO4+ 5K2SO3 + 3H2SO4 =
• 6K2SO4+ 2MnSO4+ 3H2O
• u neutralnom okruženju: 2 KMnO4+ 3K2SO3 + H2O = 3K2SO4 + 2 MnO2+ 2KOH
• u alkalnoj sredini: 2 KMnO4+ K2SO3 + KOH=
• K2SO4 + 2 K2MnO4+ H2O,
• KMnO4 + K2SO3 + KOH = K2SO4 + K2MnO4 + H2O (hladno)

• PROPADANJE uz oslobađanje kisika
• 2KMnO4 →(t) K2MnO4 + MnO2+ O2

• EKSPLOZIVNO
• 2KMnO4 + 2H2SO4 → 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O,

• Reagira s tipičnim redukcijskim sredstvima
• (etanol, vodik, itd.).

• U vodu pripremljenu za kupanje potrebno je dodati otopinu KMnO4, ali ni u kojem slučaju kristale kalijevog permanganata - inače je moguća kemijska opeklina.

• U slučaju trovanja koncentriranom otopinom ove tvari dolazi do opeklina usne šupljine, jednjaka i želuca (isprati želudac toplom vodom s dodatkom aktivnog ugljena)
• Također možete koristiti otopinu koja u dvije litre vode sadrži pola čaše slabe otopine vodikovog peroksida i jednu čašu stolnog octa. U tom slučaju permanganatni ioni prelaze u manje opasne katione mangana(II):
• 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH =
• 2Mn(CH3COO)2 + 5O2 + 2CH3COOK + 8H2O

• KORISNI SAVJETI

Pantelejev Pavel Aleksandrovič

U radu se daje objašnjenje za pojavu boje u različitim spojevima, a istražuju se i svojstva kameleonskih tvari.

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

Kemija boja. Supstance-kameleoni

Sekcija: prirodne znanosti

Izvršio: Pantelejev Pavel Nikolajevič,

Učenik 11 "A" razreda

Srednja škola №1148

ih. F. M. Dostojevskog

Predavač: Karmatskaya Lyubov Aleksandrovna

1. Uvod. stranica 2

2. Priroda boje:

2.1. organske tvari; stranica 3

2.2. anorganske tvari. stranica 4

3. Utjecaj okoline na boju. Stranica 5

4. Supstance-kameleoni. Stranica 7

5. Eksperimentalni dio:

5.1. Prijelaz kromata u dikromat i obrnuto; Stranica 8

5.2. Oksidirajuća svojstva kromovih (VI) soli; Stranica 9

5.3. Oksidacija etanola smjesom kroma. Stranica 10

6. Fotokromizam. Stranica 10

7. Zaključci. Stranica 13

8. Popis korištenih izvora. stranica 14

1. Uvod.

Na prvi pogled može se činiti da je teško objasniti prirodu boje. Zašto tvari imaju različite boje? Kako uopće nastaje boja?

Zanimljivo je da u dubinama oceana žive stvorenja u čijem tijelu teče plava krv. Jedan od tih predstavnika su holoturijanci. U isto vrijeme, krv riba ulovljenih u moru je crvena, poput krvi mnogih drugih velikih stvorenja.

Što određuje boju raznih tvari?

Prije svega, boja ne ovisi samo o tome kako je tvar obojena, već i o tome kako je osvijetljena. Uostalom, u mraku sve izgleda crno. Boja je također određena kemijskim strukturama koje prevladavaju u tvari: na primjer, boja lišća biljaka nije samo zelena, već i plava, ljubičasta itd. To je zbog činjenice da u takvim biljkama, u osim klorofila, koji daje zelenu boju, prevladavaju drugi spojevi.

Plava krv u holoturijaca objašnjava se činjenicom da oni umjesto željeza imaju vanadij u pigmentu koji daje boju krvi. Njegovi spojevi daju plavu boju tekućini koju sadrže holoturiji. U dubinama gdje žive, sadržaj kisika u vodi je vrlo nizak i moraju se prilagoditi tim uvjetima, pa su u organizmima nastali spojevi koji su potpuno drugačiji od onih stanovnika zračnog okoliša.

Ali još nismo odgovorili na gornja pitanja. Na njih ćemo u ovom radu pokušati dati cjelovite, detaljne odgovore. Da bi se to postiglo, potrebno je provesti niz studija.

Svrha ovog rada bit će dati objašnjenje pojave boje u različitim spojevima, kao i istražiti svojstva kameleonskih tvari.

U skladu s ciljem postavljeni su zadaci

Općenito, boja je rezultat interakcije svjetlosti s molekulama tvari. Ovaj rezultat se objašnjava nekoliko procesa:
* interakcija magnetskih vibracija svjetlosnog snopa s molekulama materije;

* selektivna apsorpcija određenih svjetlosnih valova od strane molekula različitih struktura;

* izloženost zrakama koje se reflektiraju ili prolaze kroz tvar na mrežnici ili na optičkom uređaju.

Osnova za objašnjenje boje je stanje elektrona u molekuli: njihova pokretljivost, sposobnost prelaska s jedne energetske razine na drugu, prelaska s jednog atoma na drugi.

Boja je povezana s pokretljivošću elektrona u molekuli tvari i s mogućnošću pomicanja elektrona na još slobodne razine kada apsorbiraju energiju kvanta svjetlosti (elementarna čestica svjetlosnog zračenja).

Boja nastaje kao rezultat interakcije svjetlosnih kvanta s elektronima u molekulama tvari. No, s obzirom na to da je stanje elektrona u atomima metala i nemetala, organskih i anorganskih spojeva različito, različit je i mehanizam nastanka boje u tvarima.

2.1 Boja organskih spojeva.

Za organske tvari, koji imaju boju (i nemaju svi to svojstvo), molekule su slične strukture: obično su velike, sastoje se od desetaka atoma. Za pojavu boje u ovom slučaju nisu važni elektroni pojedinih atoma, već stanje sustava elektrona cijele molekule.

Obična sunčeva svjetlost je tok elektromagnetskih valova. Svjetlosni val karakterizira njegova duljina - udaljenost između susjednih maksimuma ili dva susjedna dola. Mjeri se u nanometrima (nm). Što je val kraći, njegova energija je veća i obrnuto.

Boja tvari ovisi o tome koje valove (zrake) vidljive svjetlosti apsorbira. Ako tvar uopće ne apsorbira sunčevu svjetlost, već je reflektira i raspršuje, tada će tvar izgledati bijela (bezbojna). Ako tvar apsorbira sve zrake, tada izgleda crno.

Proces apsorpcije ili refleksije određenih zraka svjetlosti povezan je sa strukturnim značajkama molekule tvari. Apsorpcija svjetlosnog toka uvijek je povezana s prijenosom energije na elektrone molekule tvari. Ako molekula sadrži s-elektrone (tvoreći sferni oblak), tada je potrebno mnogo energije da ih pobudite i prebacite na drugu energetsku razinu. Stoga spojevi sa s-elektronima uvijek izgledaju bezbojni. U isto vrijeme, p-elektroni (tvoreći oblak u obliku osmice) se lako uzbuđuju, budući da je veza koju ostvaruju manje jaka. Takvi se elektroni nalaze u molekulama koje imaju konjugirane dvostruke veze. Što je duži lanac konjugacije, to je više p-elektrona i manje energije potrebno je za njihovo pobuđivanje. Ako je energija valova vidljive svjetlosti (valne duljine od 400 do 760 nm) dovoljna za pobuđivanje elektrona, tada se pojavljuje boja koju vidimo. Zrake utrošene na pobuđivanje molekule ona će apsorbirati, a neapsorbirane zrake mi ćemo percipirati kao boju tvari.

2.2 Boja anorganskih tvari.

Za anorganske tvariboja je posljedica elektroničkih prijelaza i prijenosa naboja s atoma jednog elementa na atom drugog. Ovdje odlučujuću ulogu igra vanjska elektronska ljuska elementa.

Kao iu organskim tvarima, pojava boje ovdje je povezana s apsorpcijom i refleksijom svjetlosti.

Općenito, boja tvari je zbroj reflektiranih valova (ili onih koji su prošli kroz tvar bez odlaganja). Istodobno, boja tvari znači da ona apsorbira određene kvante iz cijelog raspona valnih duljina vidljive svjetlosti. U molekulama obojenih tvari, energetske razine elektrona nalaze se blizu jedna drugoj. Na primjer, tvari: vodik, fluor, dušik - čine nam se bezbojnima. To je zbog činjenice da oni ne apsorbiraju kvante vidljive svjetlosti, jer ne mogu prenijeti elektrone na višu razinu. Odnosno, ultraljubičaste zrake prolaze kroz te tvari, koje ljudsko oko ne opaža, pa stoga same tvari za nas nemaju boju. U obojenim tvarima, na primjer, klor, brom, jod, elektroničke razine su bliže jedna drugoj, pa kvanti svjetlosti u njima mogu prenijeti elektrone iz jednog stanja u drugo.

Iskustvo. Utjecaj metalnog iona na boju spojeva.

Instrumenti i reagensi: četiri epruvete, voda, soli željeza(II), kobalta(II), nikla(II), bakra(II).

Izvođenje iskustva. U epruvete ulijte 20-30 ml vode, dodajte po 0,2 g soli željeza, kobalta, nikla i bakra i miješajte dok se ne otopi. Boja otopine željeza postala je žuta, kobalta - ružičasta, nikla - zelena, a bakra - plava.

Zaključak: Kao što je poznato iz kemije, struktura ovih spojeva je ista, ali imaju različit broj d-elektrona: za željezo - 6, za kobalt - 7, za nikal - 8, za bakar - 9. Ovaj broj utječe na boju spojeva. Stoga možete vidjeti razliku u boji.

3. Utjecaj okoline na boju.

Ioni u otopini okruženi su ovojnicom otapala. Sloj takvih molekula neposredno uz ion naziva sesolvatna ljuska.

U otopinama ioni mogu djelovati ne samo jedni na druge, već i na molekule otapala koje ih okružuju, a one, pak, na ione. Nakon otapanja i kao rezultat otapanja, pojavljuje se boja u prethodno bezbojnom ionu. Zamjena vode amonijakom produbljuje boju. Molekule amonijaka se lakše deformiraju i pojačava se intenzitet boje.

Sada Usporedimo intenzitet boje bakrenih spojeva.

Iskustvo br. 3.1. Usporedba intenziteta boje bakrenih spojeva.

Instrumenti i reagensi: četiri epruvete, 1% otopina CuSO 4, voda, HCl, otopina amonijaka NH 3, 10% otopina kalijevog heksacijanoferata(II).

Izvođenje iskustva. Stavite 4 ml CuSO u jednu epruvetu 4 i 30 ml H 2 O, u druga dva - 3 ml CuSO 4 i 40 ml H 2 O. U prvu epruvetu dodajte 15 ml koncentrirane HCl - pojavi se žuto-zelena boja, u drugu - 5 ml 25% otopine amonijaka - pojavi se plava boja, u treću - 2 ml 10% otopine kalijev heksacijanoferat(II) - uočavamo crveno-smeđi sediment. U posljednju epruvetu dodajte otopinu CuSO 4 i prepustiti kontroli.

2+ + 4Cl - ⇌ 2- + 6H 2 O

2+ + 4NH 3 ⇌ 2+ + 6H 2 O

2 2 + 4- ⇌ Cu 2 + 12 H 2 O

Zaključak: Sa smanjenjem količine reagensa (tvar uključena u kemijsku reakciju) potrebnih za stvaranje spoja, povećava se intenzitet boje. Kada nastaju novi spojevi bakra, dolazi do prijenosa naboja i promjene boje.

4. Supstance-kameleoni.

Pojam "kameleon" poznat je prvenstveno kao biološki, zoološki pojam koji označavagmaz koji ima sposobnost mijenjati boju kože kada je nadražen, mijenjati boju okoline i sl.

No, “kameleoni” se mogu naći i u kemiji. Pa kakva je to veza?

Vratimo se kemiji:
Kameleonske tvari su tvari koje mijenjaju svoju boju u kemijskim reakcijama i ukazuju na promjene u okolini koja se proučava. Izdvajamo opće - promjenu boje (koloracije). To je ono što povezuje ove pojmove. Tvari kameleona poznate su od davnina. Stari priručnici za kemijsku analizu preporučuju korištenje "kameleon otopine" za određivanje sadržaja natrijevog sulfita Na u uzorcima nepoznatog sastava. 2 SO 3 , vodikov peroksid H 2O2 ili oksalne kiseline H 2 C 2 O 4 . "Kameleon otopina" je otopina kalijevog permanganata KMnO 4 , koji tijekom kemijskih reakcija, ovisno o mediju, mijenja boju na različite načine. Na primjer, u kiselom okruženju, svijetloljubičasta otopina kalijevog permanganata postaje bezbojna zbog činjenice da iz iona permanganata MnO 4 - nastaje kation tj.pozitivno nabijen ion Mn 2+ ; u jako alkalnom mediju od svijetloljubičastog MnO 4 - ispada zeleni manganatni ion MnO 4 2- . A u neutralnom, blago kiselom ili blago alkalnom okruženju, konačni proizvod reakcije bit će netopljivi crno-smeđi talog mangan dioksida MnO 2 .

Dodajemo da zbog svojih oksidacijskih svojstava,oni. sposobnost doniranja ili uzimanja elektrona od atoma drugih elemenata,i vizualne promjene boje u kemijskim reakcijama, kalijev permanganat našao je široku primjenu u kemijskoj analizi.

Dakle, u ovom slučaju kao indikator se koristi "otopina kameleona" (kalijev permanganat), tj.tvar koja ukazuje na prisutnost kemijske reakcije ili promjena koje su se dogodile u mediju koji se proučava.
Postoje i druge tvari koje se nazivaju "kameleoni". Razmotrit ćemo tvari koje sadrže element krom Cr.

Kalijev kromat - anorganski spoj, sol metalakalij I kromna kiselina s formulom K 2 CrO 4 , žuti kristali, topljivi u vodi.

Kalijev bikromat (kalijev bikromat, kalijev kromov vrh) - K 2Cr2O7 . Anorganski spoj, narančasti kristali, topiv u vodi. Vrlo otrovno.

5. Eksperimentalni dio.

Iskustvo br. 5.1. Prijelaz kromata u dikromat i obrnuto.

Instrumenti i reagensi: otopina kalijevog kromata K 2 CrO 4 , otopina kalijevog bikromata K 2Cr2O7 , sumporna kiselina, natrijev hidroksid.

Izvođenje iskustva. Sumporna kiselina se dodaje u otopinu kalijevog kromata, zbog čega se boja otopine mijenja iz žute u narančastu.

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 \u003d K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

Dodao sam lužinu u otopinu kalijevog bikromata, zbog čega se boja otopine mijenja iz narančaste u žutu.

K 2 Cr 2 O 7 + 4NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + 2KOH + H 2 O

Zaključak: U kiselom okruženju kromati su nestabilni, žuti ion prelazi u Cr ion 2 O 7 2- narančasta, a u alkalnom mediju reakcija se odvija u suprotnom smjeru:
2Cr 2 O 4 2- + 2H + kiseli medij - alkalni medij Cr 2 O 7 2- + H 2 O.

Oksidirajuća svojstva kromovih (VI) soli.

Instrumenti i reagensi: otopina kalijevog bikromata K 2Cr2O7 , otopina natrijeva sulfita Na 2 SO 3 , sumporna kiselina H 2 SO 4 .

Izvođenje iskustva. Za rješenje K 2Cr2O7 , zakiseljen sumpornom kiselinom, dodajte otopinu Na 2 SO 3. Promatramo promjenu boje: narančasta otopina postaje zeleno-plava.

Zaključak: U kiseloj sredini krom se reducira natrijevim sulfitom iz kroma (VI) u krom (III): K 2 Cr 2 O 7 + 3 Na 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3 Na 2 SO 4 + 4 H 2 O.

Iskustvo br. 5.4. Oksidacija etanola smjesom kroma.

Instrumenti i reagensi: 5% otopina kalijevog dikromata K 2Cr2O7 , 20% sumporna kiselina H 2 SO 4 , etilni alkohol (etanol).

Izvođenje pokusa: U 2 ml 5% otopine kalijevog bikromata dodajte 1 ml 20% otopine sumporne kiseline i 0,5 ml etanola. Promatramo snažno zamračenje otopine. Otopinu razrijedimo vodom kako bismo bolje vidjeli njenu nijansu. Dobivamo žuto-zelenu otopinu.
DO 2 Cr 2 O 7 + 3C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 → 3CH 3 -COH + Cr 2 O 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O
Zaključak: U kiseloj sredini etilni alkohol se oksidira kalijevim bikromatom. Ovo proizvodi aldehid. Ovo iskustvo pokazuje interakciju kemijskih kameleona s organskim tvarima.

Iskustvo 5.4. jasno ilustrira princip po kojem indikatori rade za otkrivanje alkohola u tijelu. Princip se temelji na specifičnoj enzimskoj oksidaciji etanola, praćenoj stvaranjem vodikovog peroksida (H 2 O 2 ), uzrokujući stvaranje obojenog kromogena,oni. organska tvar koja sadrži kromofornu skupinu (kemijska skupina koja se sastoji od atoma ugljika, kisika i dušika).

Dakle, ovi pokazatelji vizualno (na skali boja) pokazuju sadržaj alkohola u ljudskoj slini. Koriste se u medicinskim ustanovama, pri utvrđivanju činjenica konzumacije alkohola i intoksikacije. Opseg pokazatelja je svaka situacija kada je potrebno utvrditi činjenicu konzumacije alkohola: provođenje pregleda vozača vozila prije putovanja, identificiranje pijanih vozača na cestama od strane prometne policije, njihovo korištenje u hitnoj dijagnostici kao sredstvo samokontrole, itd.

6. Fotokromizam.

Upoznajmo se sa zanimljivom pojavom, gdje također dolazi do promjene boje tvari, fotokromizam.

Danas, naočale s kameleonskim naočalama vjerojatno nikoga neće iznenaditi. No, vrlo je zanimljiva povijest otkrića neobičnih tvari koje mijenjaju boju ovisno o svjetlu. Godine 1881. engleski kemičar Phipson primio je pismo od svog prijatelja Thomasa Griffitha u kojem opisuje svoja neobična zapažanja. Griffith je napisao da ulazna vrata pošte, koja se nalaze nasuprot njegovih prozora, mijenjaju boju tijekom dana - potamne kada je sunce u zenitu, a posvijetle u sumrak. Zaintrigiran porukom, Phipson je pregledao litopon, boju kojom su oslikana vrata pošte. Opažanje njegova prijatelja bilo je potvrđeno. Phipson nije uspio objasniti uzrok fenomena. Međutim, mnogi su istraživači ozbiljno zainteresirani za reverzibilnu reakciju boja. A početkom 20. stoljeća uspjeli su sintetizirati nekoliko organskih tvari nazvanih "fotokromi", odnosno "boje osjetljive na svjetlost". Od vremena Phipson, znanstvenici su naučili mnogo o fotokromima -Tvari koje mijenjaju boju kada su izložene svjetlosti.

Fotokromizam ili tenebescencija je pojava reverzibilne promjene boje tvari pod djelovanjem vidljive svjetlosti, ultraljubičaste.

Izloženost svjetlu uzrokuje u fotokromnoj tvari, atomske reorganizacije, promjena naseljenosti elektroničkih razina. Paralelno s promjenom boje, tvar može promijeniti svoj indeks loma, topljivost, reaktivnost, električnu vodljivost i druga kemijska i fizikalna svojstva. Fotokromizam je svojstven ograničenom broju organskih i anorganskih, prirodnih i sintetskih spojeva.

Postoji kemijski i fizički fotokromizam:

• kemijski fotokromizam: intramolekularne i intermolekularne reverzibilne fotokemijske reakcije (tautomerizacija (reverzibilna izomerija), disocijacija (cijepanje), cis-trans-izomerizacija itd.);
• fizički fotokromizam: rezultat prijelaza atoma ili molekula u različita stanja. Promjena boje u ovom je slučaju posljedica promjene naseljenosti elektroničkih razina. Takav se fotokromizam opaža kada su samo snažni svjetlosni tokovi izloženi tvari.

Fotokromi u prirodi:

• Mineral tugtupit može promijeniti boju od bijele ili blijedoružičaste do svijetloružičaste.

Fotokromatski materijali

Postoje sljedeće vrste fotokromatskih materijala: tekuće otopine i polimerni filmovi (makromolekularni spojevi) koja sadrže fotokromatske organske spojeve, stakla s mikrokristalima srebrnog halida ravnomjerno raspoređenim po svom volumenu (spojevi srebra s halogenima), fotoliza ( propadanje svjetlošću) koji uzrokuje fotokromizam; Kristali halogenida alkalnih i zemnoalkalnih metala aktivirani raznim dodacima (npr. CaF 2/La,Ce; SrTiO3/Ni,Mo).

Ovi se materijali koriste kao svjetlosni filteri promjenjive optičke gustoće (odnosno reguliraju protok svjetlosti) u zaštiti očiju i uređajima od svjetlosnog zračenja, u laserskoj tehnici itd.

Fotokromatske leće

Fotokromatična leća izložena svjetlu, djelomično prekrivena papirom. Druga razina boje vidljiva je između svijetlih i tamnih dijelova, jer se fotokromatske molekule nalaze na objema površinama leće polikarbonat i drugi plastike . Fotokromatske leće obično potamne u prisutnosti UV zračenja i posvijetle u odsutnosti za manje od jedne minute, ali potpuni prijelaz iz jednog stanja u drugo događa se od 5 do 15 minuta.

Zaključci.

Dakle, boja različitih spojeva ovisi o:

* od međudjelovanja svjetlosti s molekulama tvari;

* u organskim tvarima boja nastaje kao rezultat ekscitacije elektrona elementa i njihovog prijelaza na druge razine. Važno je stanje sustava elektrona cijele velike molekule;

* u anorganskim tvarima, boja je posljedica elektroničkih prijelaza i prijenosa naboja s atoma jednog elementa na atom drugog. Važnu ulogu igra vanjska elektronska ljuska elementa;

* na boju spoja utječe vanjski okoliš;

*Važnu ulogu igra broj elektrona u spoju.

Popis korištenih izvora

1. Artemenko A. I. "Organska kemija i čovjek" (teorijske osnove, napredni tečaj). Moskva, "Prosvjetljenje", 2000.

2. Fadeev G. N. "Kemija i boja" (knjiga za izvannastavno čitanje). Moskva, "Prosvjetljenje", 1977.

Samo dvije kapi glicerina - i kalijev permanganat mijenja boju!

Složenost:

Opasnost:

Izvedite ovaj eksperiment kod kuće

Zašto otopina prvo postane plava?

Ako pažljivo promatrate kameleona, primijetit ćete da će nekoliko sekundi nakon dodavanja glicerina u otopinu postati plav. Plava boja nastaje miješanjem ljubičaste (od MnO 4 - permanganata) i zelene (od MnO 4 2- manganata) otopina. Međutim, brzo pozeleni - otopina postaje sve manje MnO 4 - a sve više MnO 4 2-.

Dodatak

Znanstvenici su uspjeli otkriti u kojem obliku mangan može otopinu obojiti u plavo. To se događa kada se formira hipomanganatni ion MnO 4 3- . Ovdje je mangan u oksidacijskom stanju +5 (Mn +5). Međutim, MnO 4 3- je vrlo nestabilan, te su potrebni posebni uvjeti za njegovo dobivanje, tako da ga neće biti moguće vidjeti u našem eksperimentu.

Što se prema našem iskustvu događa s glicerinom?

Glicerin stupa u interakciju s kalijevim permanganatom, dajući mu svoje elektrone. Glicerol se u našoj reakciji uzima u velikom suvišku (oko 10 puta više od kalijevog permanganata KMnO 4). Sam glicerin pod uvjetima naše reakcije prelazi u gliceraldehid, a zatim u glicerinsku kiselinu.

Dodatak

Kao što smo već saznali, glicerol C 3 H 5 (OH) 3 se oksidira kalijevim permanganatom. Glicerin je vrlo složena organska molekula i stoga reakcije koje uključuju njega često nisu jednostavne. Oksidacija glicerola je složena reakcija tijekom koje nastaje mnogo različitih tvari. Mnogi od njih postoje vrlo kratko vrijeme i pretvaraju se u druge, a neki se mogu naći u otopini i nakon završetka reakcije. Ova situacija je tipična za cijelu organsku kemiju u cjelini. Obično se one tvari koje se najviše dobivaju kao rezultat kemijske reakcije nazivaju glavnim produktima, a ostale nusproduktima.

U našem slučaju glavni produkt oksidacije glicerola s kalijevim permanganatom je glicerinska kiselina.

Zašto otopini KMnO 4 dodajemo kalcijev hidroksid Ca (OH) 2?

U vodenoj otopini kalcijev hidroksid Ca (OH) 2 se raspada na tri nabijene čestice (iona):

Ca (OH) 2 → Ca 2+ (otopina) + 2OH -.

U prijevozu, trgovini, kafiću ili na školskom satu – svugdje smo okruženi različitim ljudima. I drugačije se ponašamo na takvim mjestima. Čak i ako radimo istu stvar – na primjer, čitamo knjigu. Okruženi različitim ljudima, radimo to malo drugačije: negdje sporije, negdje brže, ponekad dobro zapamtimo ono što smo pročitali, a ponekad se već sljedeći dan ne možemo sjetiti ni redaka. Dakle, kalijev permanganat, okružen OH ionima, ponaša se na poseban način. Oduzima elektrone iz glicerina “nježnije”, bez žurbe. Zato možemo promatrati promjenu boje kameleona.

Dodatak

A što se događa ako ne dodate otopinu Ca (OH) 2?

Kada je u otopini prisutan višak OH - iona, takva se otopina naziva alkalnom (ili kažu da ima alkalnu reakciju). Ako, naprotiv, u otopini postoji suvišak H + iona, takva se otopina naziva kiselom. Zašto "naprotiv"? Budući da zajedno ioni OH - i H + tvore molekulu vode H 2 O. Ali ako su ioni H + i OH - prisutni podjednako (to jest, zapravo imamo vodu), otopina se naziva neutralnom.

U kiseloj otopini, aktivno oksidacijsko sredstvo KMnO 4 postaje izrazito loše, čak i grubo. Vrlo brzo uzima elektrone iz glicerina (čak 5 odjednom!), a mangan se pretvara iz Mn ^ + 7 (u MnO 4 - permanganat) u Mn 2+:

MnO 4 - + 5e - → Mn 2+

Potonji (Mn 2+) ne daje nikakvu boju vodi. Stoga će u kiseloj otopini kalijev permanganat vrlo brzo promijeniti boju, a kameleon neće raditi.

Slična situacija dogodit će se iu slučaju neutralne otopine kalijevog permanganata. Samo nećemo "izgubiti" sve boje kameleona, kao u kiseloj otopini, ali nećemo dobiti samo dvije - zeleni manganat MnO 4 2-, što znači da će nestati i plava boja.

Možete li napraviti kameleona koristeći bilo što drugo osim KMnO 4?

Limenka! Krom (Cr) kameleon će imati sljedeću boju:

narančasta (dikromat Cr 2 O 7 2-) → zelena (Cr 3+) → plava (Cr 2+).

Još jedan kameleon - od vanadija (V):

žuta (VO 3+) → plava (VO 2+) → zelena (V 3+) → lila (V 2+).

Samo što je mnogo teže postići da otopine spojeva kroma ili vanadija promijene svoju boju jednako lijepo kao što se to događa u slučaju mangana (kalijevog permanganata). Osim toga, morat ćete stalno dodavati nove tvari u smjesu. Dakle, pravi kameleon - takav da će "sam" promijeniti boju - dobiva se samo od kalijevog permanganata.

Dodatak

Mangan Mn, kao i krom Cr i vanadij V, prijelazni su metali – velika skupina kemijskih elemenata s čitavim nizom zanimljivih svojstava. Jedna od značajki prijelaznih metala je svijetla i raznolika boja spojeva i njihovih otopina.

Na primjer, lako je dobiti kemijsku dugu iz otopina spojeva prijelaznih metala:

Svaki lovac želi znati gdje sedi fazan:

Crveno (željezo (III) tiocijanat Fe(SCN) 3), željezo Fe;

Narančasta (Cr 2 O 7 2-bikromat), krom Cr;

Žuta (VO 3+), vanadij V;

Zeleno (nikal nitrat, Ni(NO 3) 2), nikal Ni;

Plava (bakar sulfat, CuSO 4), bakar Cu;

Plava (tetraklorokobaltat, 2-), kobalt Co;

Ljubičasta (permanganat MnO 4 -), mangan Mn.

Razvoj pokusa

Kako dalje mijenjati kameleona?

Je li moguće preokrenuti reakciju i ponovno dobiti ljubičastu otopinu?

Neke kemijske reakcije mogu teći iu jednom i u suprotnom smjeru. Takve se reakcije nazivaju reverzibilnim i, u usporedbi s ukupnim brojem kemijskih reakcija, malo ih je poznato. Reakciju je moguće preokrenuti stvaranjem posebnih uvjeta (na primjer, jakim zagrijavanjem reakcijske smjese) ili dodavanjem nekog novog reagensa. Oksidacija glicerola s kalijevim permanganatom KMnO 4 nije reakcija ovog tipa. Štoviše, u okviru našeg eksperimenta nemoguće je preokrenuti ovu reakciju. Stoga kameleona nećemo moći prisiliti da promijeni boju obrnutim redoslijedom.

Dodatak

Da vidimo postoji li način da pretvorimo našeg kameleona?

Prvo, jednostavno pitanje: može li oksidirani glicerol (glicerinska kiselina) pretvoriti mangan dioksid MnO 2 natrag u ljubičasti kalijev permanganat KMnO 4? Ne, on nemože. Čak i ako mu puno pomažemo (npr. zagrijavamo otopinu). A sve zato što je KMnO 4 jako oksidacijsko sredstvo (o tome smo govorili malo više), dok glicerinska kiselina ima slaba oksidacijska svojstva. Nevjerojatno je teško slabom oksidansu nešto suprotstaviti jakom!

Može li se MnO 2 pretvoriti natrag u KMnO 4 pomoću drugih reagensa? Da, možete. Samo za ovo morate raditi u pravom kemijskom laboratoriju! Jedna od laboratorijskih metoda za dobivanje KMnO 4 je interakcija MnO 2 s klorom Cl 2 u prisustvu viška kalijevog hidroksida KOH:

2MnO 2 + 3Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4 H 2 O

Nemoguće je provesti takvu reakciju kod kuće - to je i teško (trebat će vam posebna oprema) i nesigurno. I ona sama će imati malo toga zajedničkog sa svijetlim i lijepim kameleonom iz našeg iskustva.

Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije

"Kemijski kameleon ili priča o kalijevom permanganatu"

Posao obavljen

Učenik 10 "A" razreda

Mileikovsky Zoya

I učenica 11 "B" razreda

Kisin Sergej

Nadglednik:

Sankt Peterburg

Uvod. Ciljevi i ciljevi 3

Glavni dio 5

Što je kalijev permanganat 5

Topivost 5

Otvaranje KMnO₄ 6

Načini da dobijete 6

Drugi načini dobivanja permanganata 7

Kemijska svojstva 9

Oksidirajuća svojstva ovisno o mediju 11

Raspadanje zagrijavanjem 12

Primjena kalijevog permanganata 12

Pomoć za zlouporabu 15

KMnO₄ u hortikulturi 16

Zaključak 16

Književnost 17

Dodatak 18

Pokusi s kalijevim permanganatom 18

II iskustvo 19

III iskustvo 20

Uvod. Ciljevi i ciljevi

Kalijev permanganat KMnO₄ jedan je od najjačih oksidacijskih sredstava, vrlo čest. To su gotovo crni sjajni kristali. Otopina u vodi ima intenzivnu grimiznu boju zbog iona MnO₄. Ova tvar, koja se obično naziva kalijev permanganat, dobro je dezinficijens. I zašto je KMnO₄ oksidans, dezinficijens, nego zato što je stupanj njegove oksidacije mangana +7. I sada postaje jasno zašto vas, kada idete na planinarenje, podsjećaju da sa sobom ponesete malo kalijevog permanganata kako bi voda iz rijeke ili jezera bila čista. Ispada da kalijev permanganat oksidira vodu na svjetlu i nečistoće u njoj. Otopite li nekoliko kristala kalijevog permanganata u vodi i pričekate neko vrijeme, primijetit ćete da će grimizna boja postupno postati bljeđa, a zatim potpuno nestati, na stijenkama posude ostat će smeđa prevlaka, to je taloženje manganovog oksida - MnO₂ ↓.

4KMnO₄ + 2H₂O → 4MnO₂ + 4KOH + 3O₂

Mn + 3ē → Mn 3 4

2O – 4ē → O₂ 4 3

Bakterije, organske tvari oksidiraju kisikom ili umiru pod djelovanjem alkalne sredine. Voda se može filtrirati i koristiti. A to znači da se otopina permanganata može čuvati samo u tamnoj posudi.

Što više proučavate kemiju, to više saznajete zanimljivih stvari o tvarima. I možete objasniti što se događa.

Postavili smo si cilj: naučiti više o supstanci koja se, unatoč svim okolnostima, nalazi u gotovo svakom kućnom ormariću s lijekovima. Također o tvari koja se stalno koristi u nastavi prirodoslovlja, fizike i kemije za prikaz fenomena difuzije i bojenja vode u prekrasnu ružičastu boju, tvari iz koje se dobiva kisik na nastavi kemije, a također uz pomoć kalijev permanganat klor dobiva se iz klorovodične kiseline.

Glavni zadatak je dublje proučiti ovu zanimljivu tvar, a budući da je nema u prirodi, otkriti tko ju je prvi primio i kako se još može dobiti, kakva svojstva ima, na kojim svojstvima se koristi.

Glavni dio

Što je kalijev permanganat

Topljivost

Topljivi KMnO₄ su tamnoljubičasti kristali s metalnim sjajem. Može se pretpostaviti da je topljivost permanganata dobra, ali čini se. Zapravo, topljivost ove soli na sobnoj temperaturi (20°C) je samo 6,4 g na 100 g vode. Međutim, otopina je intenzivno obojena i čini se da je koncentrirana. Topljivost se povećava s porastom temperature.

Temperatura °C
Topivost, g/100g vode

Tvar kristalizira u obliku lijepih tamnoljubičastih prizmi, gotovo crnih. Otopine su tamno grimizne, a pri visokim koncentracijama - ljubičaste.

Otkriće KMnO₄

Švedski znanstvenik Gottlieb Johan Gan svoja je istraživanja posvetio proučavanju minerala i anorganske kemije. Zajedno sa sunarodnjakom Wilhelmom Karlom Scheeleom, tijekom proučavanja minerala piroluzita MnO₂ 1774. godine, otkrili su mangan (dobio ga je u metalnom obliku), a također su dobili i proučavali svojstva brojnih spojeva mangana, uključujući kalijev permanganat.

Metode dobivanja

Kada se mangan dioksid MnO₂ spoji s kalijevim karbonatom i nitratom (K₂CO3 i KNO₃), dobiva se zelena legura koja se otapa u vodi i tvori prekrasnu zelenu otopinu. Iz ove otopine izolirani su tamnozeleni kristali kalijevog manganata K₂MnO4.

MnO₂ + K₂CO3 + KNO3 → K₂MnO₄ + KNO₂ + CO₂.

Ako se otopina ostavi na zraku, njezina se boja postupno mijenja, pretvarajući se iz zelene u grimizno, a nastaje tamnosmeđi talog. To se objašnjava činjenicom da se manganati u vodenoj otopini spontano pretvaraju u soli permanganske kiseline HMnO₄ uz stvaranje mangan dioksida MnO₂.

3K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + MnO₂↓ + 4KOH

U ovom slučaju, jedan ion MnO₄ oksidira dva druga slična iona u ione MnO₄, dok se sam reducira, stvarajući MnO₂.

Pokusi su ponovljeni s drugim komponentama, piroluzit je oksidiran.

To može biti oksidacija s kisikom u prisutnosti alkalnog KOH

2MnO₂ + 4KOH + O₂ → 2K₂MnO₄ + 2H₂O

Ili kalijev nitrat u prisutnosti lužine.

MnO₂ + KOH + KNO3 = K₂MnO₄ + KNO₂ + H₂O

Ali u svakom slučaju, manganat je dao permanganat.

Proces pretvaranja manganata u permanganat je reverzibilan. Stoga, s viškom hidroksidnih iona, odnosno lužina, otopina manganata može ostati nepromijenjena. Ali sa smanjenjem koncentracije lužine, zelena boja brzo postaje grimizna.

Drugi načini dobivanja permanganata

Pod djelovanjem jakih oksidacijskih sredstava (na primjer, klora) na otopinu manganata, potonji se potpuno pretvara u permanganat.

2K₂MnO₄ + Cl₂ = 2KMnO₄ + 2KCl

Može doći do kemijske ili elektrokemijske oksidacije spojeva mangana.

MnO₂ + Cl₂ + 8KOH → 2KMnO₄ + 6KCl + 4H₂O

Kalijev manganat K₂MnO₄ može se podvrgnuti elektrolizi. Ovo je glavni način industrijske proizvodnje.

K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + H₂ + 2KOH

2H + 2ē → H₂ MnO₄ - ē → MnO₄

Oksidacija oporavka

U industriji se permanganat dobiva i elektrolizom koncentriranog kalijevog hidroksida KOH s Mn manganovom anodom. Tijekom procesa elektrolize, materijal anode postupno se otapa i stvara ljubičastu otopinu koja sadrži permanganatne anione. Na katodi se oslobađa vodik.

Mn + 2KOH + 6H₂O → 2KMnO₄ + 7H₂

katodna anoda

2H + 2ē → H₂(redukcija) Mn – 7ē → Mn(oksidacija)

Umjereno topljiv u vodi, kalijev permanganat se taloži i bilo bi primamljivo proizvesti natrijev permanganat NaMnO₄ umjesto uobičajenog kalijevog permanganata. Natrijev hidroksid je lakše dostupan od kalijevog hidroksida. Međutim, pod ovim uvjetima nije moguće izolirati NaMnO₄, za razliku od kalijevog permanganata, savršeno je topiv u vodi (na 20 ° C, njegova topljivost u vodi je 144 g na 100 g vode).

Kemijska svojstva

Prema kemijskim svojstvima KMnO₄ je jako oksidacijsko sredstvo, budući da je oksidacijsko stanje +7, a ime je dobio po sustavu imenovanja permanganata. Na visokom stupnju elementa dodaje se prefiks traka i sufiksa na.

Lako pretvara Fe u Fe, koji se koristi u analizi određivanja Fe soli (vatero željezo).

2KMnO₄ + 8H₂SO₄ + 10FeSO₄ → 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 8H₂O + K₂SO₄

Promjena boje i blago žućkasto.

Sumporna kiselina prelazi u sumpornu kiselinu.

2KMnO₄ + 5H₂SO₃ → 2H₂SO₄ + K₂SO4 + 2MnSO₄ + 3H₂O

· Klor se oslobađa iz solne kiseline.

2KMnO₄ + 16HCL → 5CL₂ + 2KCL + 2MnCL₂ + 8H₂O

Mn +5ē → Mn 5 2

2CL – 2ē → CL 2 5

(ovo je laboratorijska metoda za dobivanje klora)

ü Morate imati na umu da je klor otrovna tvar i da se ovaj pokus mora izvesti u napi.

Permanganat je kemijski nekompatibilan s ugljenom, šećerom (saharozom) C₁₂H₂₂O₄, zapaljivim tekućinama - može doći do eksplozije.

2KMnO₄ + C → K₂MnO₄ + CO₂ + MnO₂

bez prekida C-C veze.

2KMnO₄ + 5C₂H₅OH + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5C₂H₄O₂ + K₂SO₄

(alkohol) (kiselina)

2KMnO₄ + 3C₂H4 + 4H₂O → 3CH₂ – CH₂ + 2MnO₂ + 2KOH

(eten) OH OH (oksidacija etilena)

Kada KMnO₄ reagira s koncentriranom sumpornom kiselinom, nastaje oksid.

2KMnO₄ + H₂SO₄ (konc.) → Mn₂O₇ + H₂O + K₂SO4

ü Mn₂O₇ je uljasta tamnozelena tekućina. Reakcija se dobro odvija sa suhom soli. Mn₂O₇ je jedini tekući metalni oksid; tpl. = 5,9°, nestabilan, lako eksplodira. Pri t = 55° ili pod udarom. Alkohol se zapali u kontaktu.

Ovo je, usput, jedan od načina da zapalite duhovnu svjetiljku bez šibica. Stavite nekoliko kristala KMnO₄ u porculansku šalicu, pažljivo dodajte 1-2 kapi H₂SO₄ (konc.) i nježno promiješajte kašu staklenim štapićem. Zatim štapićem dotaknite fitilj špiritusne svjetiljke.

Mn₂O₇ + C₂H5OH + 12H₂SO₄ → 12MnSO₄ + 10CO₂ + 27H₂O

KMnO₄ je oksidacijsko sredstvo i za anorganske i za organske tvari. Što više elektrona oksidacijsko sredstvo može prihvatiti tijekom reakcije, to će više molova druge tvari oksidirati. A broj elektrona ovisi o uvjetima reakcije, na primjer, o kiselosti.

Zakiseljena jaka otopina KMnO₄ doslovno spaljuje mnoge organske tvari, pretvarajući ih u CO₂ i H₂O.

Na primjer, oksidacija oksalne kiseline

H₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + 3H₂SO4 = 10CO₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

2C – 2ē → 2C 5 oksidacija

Mn + 5ē → Mn 2 redukcija

§ Ovo koriste kemičari za pranje laboratorijskog staklenog posuđa jako zaprljanog slabo ispranim organskim ostacima, a ponekad se koristi i za pranje prozora (pažljivo).

Oksidirajuća svojstva ovisno o mediju

Ovisno o kiseloj sredini, KMnO₄ se može reducirati u različite proizvode:

· kisela sredina

U kiseloj sredini - do spojeva mangana (II).

2KMnO₄ + 4K₂SO₄ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5K₂SO₄ + 3H₂O

Otopina postaje bezbojna jer su spojevi mangana (II) bezbojni.

· Neutralno okruženje

U neutralnom mediju - do spojeva mangana (IV).

2KMnO₄ + 3K₂SO₃ + H₂O → 2MnO₂↓ + 3K₂SO₄ + 2KOH

MnO₂ daje otopini smeđu nijansu dok se taloži.

· Jako alkalna sredina

U jako alkalnom mediju - do spojeva mangana (VI).

2KMnO₄ + K₂SO₃ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Nastaje smaragdno zelena otopina kalijevog manganata. Ova otopina se također može dobiti na plamenu alkoholne lampe, ne baš jaka otopina KMnO₄ uz dodatak čvrste lužine KOH.

4 KMnO₄ + 4KOH → 4K₂MnO₄ + O₂ + 2H₂O

Raspadanje zagrijavanjem

Kada se zagrijava, KMnO₄ se raspada. To se često koristi za proizvodnju kisika u laboratoriju. Dovoljno t \u003d 200 ° C.

KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Tinjajuća baklja unesena u epruvetu s oslobođenim kisikom bukti jakim plamenom. Treba pažljivo raditi, staviti filter od vate u rupu kako krute tvari produkata raspadanja ne bi dospjele u struju kisika u zraku.

Upotreba kalijevog permanganata

KMnO₄ ponovno se koristi zbog visoke oksidacijske sposobnosti permanganatnog iona, koji osigurava antiseptički učinak.

Razrijeđene otopine (oko 0,1%) kalijevog permanganata našle su najširu primjenu u medicini kao antiseptik za grgljanje, ispiranje rana i liječenje opeklina. Razrijeđena otopina se koristi kao emetik za oralnu primjenu kod nekih otrovanja.

U dodiru s organskim tvarima oslobađa se atomski kisik. Oksid koji nastaje tijekom obnavljanja lijeka tvori složene spojeve s proteinima - albumitanima (zbog toga KMnO₄ u malim koncentracijama ima adstringentni učinak, au koncentriranim otopinama iritira, kauterizira i tamni). Također ima dezodorirajući učinak. Učinkovito u liječenju opeklina i čireva.

Sposobnost KMnO₄ da neutralizira neke otrove temelji se na upotrebi njegovih otopina za ispiranje želuca u slučajevima trovanja nepoznatim otrovima i infekcija toksinima iz hrane.

(Kada se proguta, apsorbira se, ispoljavajući hematotoksični učinak).

Konkretno, KMnO₄ se može koristiti za trovanje cijanovodičnom kiselinom HCN, fosforom.

ü HCN je tekućina s mirisom gorkog badema, vrlo otrovna.

2HCN + 2KMnO₄ → N₂ + 2KOH + 2MnCO3.

§ KOH se neutralizira;

§ HCL želučani sok.

KOH + HCL → KCL + H₂O

A manganov karbonat prelazi u CO₂ i H₂O i topljivu sol MnCL₂.

Permanganat se može koristiti u drugim područjima.

Godine 1888. ruski znanstvenik Egor Jegorovič Wagner otkrio je reakciju oksidacije organskih spojeva koji sadrže etilensku vezu djelovanjem 1% otopine KMnO₄ na te spojeve u alkalnom mediju (Wagnerova reakcija).

Tom je metodom dokazao nezasićenost niza terpena (ustanovio strukturu pinena, glavne komponente terpentina ruskog bora).

KMnO₄ u alkalnoj otopini slabo je oksidacijsko sredstvo. Na primjer, ako se etilen C₂H₄ propusti kroz ovu otopinu, boja kalijevog permanganata nestaje jer se etilen oksidira u etan 1,2 diol ili etilen glikol.

3CH₂ = CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3CH₂ – CH₂ + MnO₂↓ + 2KOH

Također se stvara smeđa suspenzija MnO₂ dioksida. Promjena boje hladne razrijeđene otopine KMnO₄ je kvalitativna reakcija na prisutnost višestruke veze C=C ugljik-ugljik, budući da se vrlo malo organskih spojeva oksidira na ovaj način.

Alkalna otopina KMnO₄ dobro pere laboratorijsko stakleno posuđe od masti i drugih organskih tvari.

Otopine - koncentracije od 3 g / l široko se koriste za toniranje fotografija.

Permanganat u kiselim otopinama jako je oksidacijsko sredstvo koje se široko koristi u titrimetrijskoj analizi, oštar prijelaz iz ljubičaste (MnO₄ ioni) u blijedo ružičastu (Mn ioni) čini upotrebu indikatora neprihvatljivom. Ioni MnO₄ oksidiraju H₂S, sulfide, jonide, bromide, kloride, nitrite, vodikov peroksid.

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H2SO₄ → 2MnSO₄ + K₂SO4 + 8H₂O + 5O₂

Francuski kemičar i fizičar Gay-Lussac Joseph Louis uveo je metodu volumetrijske analize u kemiju. Godine 1787. C. Berthollet opisao je metodu redoks titracije, uključujući permanganatormiju. Ovom se metodom mogu kvantificirati: oksalna kiselina, mravlji hidrogen sulfid, vodikov peroksid, željezo u solima (II). Mangan u solima mangana (II), indikator nije potreban za ovu metodu ako su titrirane otopine bezbojne, tako da bi tijekom titracije otopina KMnO₄ trebala postati bezbojna, a kada je reakcija završena, svaka kap viška otopine KMnO₄ će se obojiti. titrirana otopina ružičasta.

U pirotehnici se koristi kao oksidans, ali rijetko, jer se tijekom upotrebe oslobađaju tvari za bojenje.

Pomoć za zlouporabu

Često se za liječenje zubnog mesa u stomatologiji činilo da je to čudan postupak. Desni se podmazuju otopinom kalijevog permanganata, a zatim se nanosi vodikov peroksid. Oslobođeni kisik O₂ bit će glavno terapeutsko sredstvo, stoga se postupak naziva "kisikove kupke".

Za različite svrhe koriste se različite koncentracije:

Pranje rana
Grgljanje
Za mazanje ulcerativnih i opeklinskih površina
Za ispiranje i ispiranje želuca

A ako je uporaba bila loše zamišljena, može doći do koncentrirane otopine, opeklina i iritacije.

U slučaju predoziranja: oštra bol u ustima, abdomenu, povraćanje, natečena sluznica, ljubičasta. Uz nisku kiselost želučanog soka - otežano disanje. Smrtonosna doza za djecu:

o Oko - 3 godine.

Smrtonosna doza za odrasle:

o 0,3-0,5 g po kg težine.

Liječenje: metilensko plavo

1) 50 ml 1% otopine;

2) Askorbinska kiselina intravenozno - 30 ml 5% otopine.

KMnO₄ u hortikulturi

Vrtlari u svojoj praksi često koriste kalijev permanganat, zbog dva svojstva: oksidirajućeg i izvora kalija i mangana. Biljke trebaju ion kalija kao hranjivu tvar, a anion MnO₄ djeluje kao oksidacijski agens na izvore bolesti: gljivice, plijesni itd., a također i kao element u tragovima.

KMnO₄ → K + MnO₄

Dobar narodni recept za povećanje prinosa jagoda. U rano proljeće uklonite prošlogodišnje lišće iz vrta, pripremite ružičastu otopinu kalijevog permanganata i toplom otopinom prelijte cijelu plantažu jagoda iz kante za zalijevanje (s kišom).

Vrtlari vjeruju da uništavaju sve infekcije i povećavaju produktivnost zbog činjenice da kalijev permanganat nema vrlo visoku topljivost i da se ioni kalija ne ispiru iz tla.

Zaključak

Kalijev permanganat je nepromjenjivi predstavnik svakog kućnog kompleta prve pomoći. Zove se mineral kameleon. Sposobnost promjene boje u vodenoj otopini je ljubičasto-malina, u prisutnosti kiselina crvena, s jakim razrjeđenjem ružičasta. A kada se doda, na primjer, H₂O₂ vodikov peroksid, boja nestaje.

Ovo jako oksidirajuće sredstvo ima dezinfekcijski učinak. Široko se koristi u medicini, te kao oksidacijsko sredstvo u mnogim industrijama, u kemijskim laboratorijima.

Književnost

v - Preparativna kemija;

v - "Sinteze organskih pripravaka";

v Remy G. - "Course of Neoranic Chemistry" Svezak I.

v - "Popularna biblioteka kemijskih elemenata". Moskva, znanost - 1983;

v Internetska enciklopedija Wikipedia - www. wikipedija. org

Primjena

Pokusi s kalijevim permanganatom

Kalijev permanganat se otapa u vodi. Otopina postaje ružičasta, prvo ružičasta, a zatim intenzivna.

→ →→

→ →https://pandia.ru/text/78/118/images/image006_25.jpg" alt="SL380294.JPG" width="587" height="440">!}

III iskustvo

Kada se kristali KMnO₄ izlože hladnoj koncentriranoj sumpornoj kiselini (sredstvo koje jako dehidrira), oni se raspadaju, proizvodeći manganov oksid.

ü Mn₂O₇ je zelenkasto-crna uljasta tekućina.

Ako umočite stakleni štapić u tu tekućinu i prinesete ga fitilju alkoholne lampe, zasvijetli.

https://pandia.ru/text/78/118/images/image008_15.jpg" alt="SL3rfsdfsdfsd80297.JPG" width="251" height="188"> →!}

→ → ,

Pokus se može modificirati - navlažite štapić s vatom alkoholom i istisnite alkohol u smjesu KMnO₄ i H₂SO₄, odnosno u Mn₂O₇. Dolazi do bljeska (oksidacija).

https://pandia.ru/text/78/118/images/image013_10.jpg" alt="SL380308.JPG" width="203" height="271 id="> →!}

→→ →

→

Kalijev permanganat s glicerinom

Ako KMnO₄ ulijete u filter papir i navlažite sol glicerinom. Zamotajte u vrećicu, pa se nakon sedam minuta pojavi dim i vrećica zasvijetli.

https://pandia.ru/text/78/118/images/image018_2.jpg" alt="SL380299.JPG" width="274" height="206">→!}

→→ →