색상 화학. 물질 - 카멜레온

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소개 3

이론 파트 5

오프닝 지표의 역사 5

학교 지표의 분류 및 활용 방법 6

산도 6

실험 파트 8

사회 조사 8

천연재료로 지시약 제조 9

실험실 연구 "클렌저의 pH 수준 측정"………………………………………………………………………………………… .................................................................................................................. .................................................................................................................. ……………………………………………………

결론 14

사용된 소스 목록 15

소개

현대 사회에서 화장품 없이는 거의 불가능합니다. 비누, 샴푸, 스크럽, 로션, 강장제, 크림... 그것이 없는 우리의 삶은 상상하기 어렵습니다. 화장품은 태어날 때부터 우리의 삶과 함께합니다. 상점 선반에는 UNILEVER, Beiersdorf, Oriflame 등 다양한 제조업체의 제품이 많이 있습니다. 국내외 제조업체는 서로 경쟁하여 멋진 속성을 칭찬하면서 신제품을 제공합니다. 화장품은 어린 나이부터 사용할 수 있습니다.(예: Jonson's Baby, Bubchen은 어린이용입니다.) 현대 화장품의 주요 목적은 사람들에게 평생 동안 아름다움을 유지할 수 있는 기회를 제공하는 것입니다.매일 아침 우리는 특별한 화장품으로 몸을 씻습니다. 우리 할머니들은 샘물로 씻는 동안 그렇지 않으면 불가능합니다: 우리는 완전히 다른 환경 조건에 살고 있습니다. 물은 먼지와 도시 배기 가스와 혼합된 피부의 땀 지방 분비물을 녹이지 않습니다. 또한 우리 수돗물은 표백제입니다. 그리고 일반 비누는 알칼리성으로 피부를 건조하게 합니다. 비누에 비해 부드러운 성분을 함유한 특수 클렌저를 사용해야 하며, 클렌징 외에도 피부 타입에 따라 피부 관리에 신경써야 합니다.

적합하지 않은 옷이나 신발을 구입하면 쉽게 상점에 반품할 수 있습니다. 아아, 화장품으로는 불가능합니다. 실패한 치료법으로 눈물을 흘리지 않으려면 더 신중하게 화장품을 선택해야합니다. 화장품을 고를 때 중요한 기준 중 하나는 pH 값입니다.

pH를 결정하는 방법을 배웠다면 환경 친화적인 천연 성분만을 사용하여 집에서 화장품을 만들 수 있을 것입니다. pH를 결정하려면 특수 지표 또는 테스트 스트립이 필요합니다. 0000000 표적:집에서 지표 만들기; 지표를 사용하여 다양한 클렌저의 품질 결정.

연구 목표:

이 문제에 대한 과학 문헌 분석을 수행합니다.

지표 출현의 역사를 배우십시오.

지표의 형성 방법을 연구하기 위해;

집에서 천연 재료로 지표를 준비하십시오.

화장품 분석, 리서치 영상 제작

가설:집에서 지표를 준비할 수 있다고 가정합니다.

연구 대상:지표

연구 주제:지표의 구성

행동 양식:과학 문헌 분석, 관찰, 실험실 실험, 경험, 질문, 결과 분석.

이론적 부분

오프닝 지표의 역사

지표"포인터"를 의미합니다. 산성, 알칼리성 또는 중성 환경에 따라 색이 변하는 물질입니다. 가장 일반적인 지표는 리트머스, 페놀프탈레인, 메틸 오렌지입니다.

첫 번째 산-염기 지시약은 리트머스였습니다. 리트머스는 스코틀랜드의 암석에서 자라는 리트머스 지의류의 수성 주입액입니다.

지표는 17세기 영국의 물리학자이자 화학자인 로버트 보일이 처음 발견했습니다. Boyle은 다양한 실험을 수행했습니다. 어느 날 그가 다른 연구를 하고 있을 때 정원사가 들어왔습니다. 그는 제비꽃을 가져왔습니다. 보일은 꽃을 사랑했지만 실험이 필요했습니다. 보일은 탁자 위에 꽃을 놓아두었다. 과학자가 실험을 마쳤을 때 그는 우연히 꽃을 보았고 그들은 담배를 피우고 있었습니다. 꽃을 구하기 위해 그는 꽃을 물 한 컵에 담갔다. 그리고-정말 기적입니다-짙은 보라색 꽃잎 인 제비꽃이 빨갛게 변했습니다. 보일은 관심을 갖게 되었고 해결책을 실험하면서 매번 제비꽃을 추가하고 꽃에 무슨 일이 일어났는지 관찰했습니다. 일부 안경에서는 꽃이 즉시 빨갛게 변하기 시작했습니다. 과학자는 제비꽃의 색이 유리에 어떤 용액이 있는지, 용액에 어떤 물질이 포함되어 있는지에 달려 있다는 것을 깨달았습니다. 최상의 결과는 리트머스 이끼를 사용한 실험에서 제공되었습니다. Boyle은 일반 종이 스트립을 리트머스 이끼 주입에 담갔습니다. 나는 그들이 주입으로 포화 될 때까지 기다렸다가 말렸습니다. 이 교활한 종이 Robert Boyle은 표시기라고 불렀는데 라틴어로 "포인터"를 의미하며 솔루션의 매체를 나타냅니다. 과학자가 인을 태우고 생성 된 백색 생성물을 물에 용해시켜 얻은 새로운 산인 인산을 발견하는 데 도움이 된 지표였습니다.

실제 화학 지표가 없으면 집, 들판 및 정원 꽃과 체리, 쵸크 베리, 건포도와 같은 많은 열매 주스까지 성공적으로 사용하여 환경의 산도를 결정할 수 있습니다. 분홍색, 진홍색 또는 빨간색 제라늄 꽃, 모란 꽃잎 또는 유색 완두콩은 알칼리성 용액에 담그면 파란색으로 변합니다. 체리와 건포도 주스도 알칼리성 환경에서 파란색으로 변합니다. 반대로 산에서는 동일한 "시약"이 분홍색-빨간색을 띱니다.

여기에서 식물 산-염기 지시약은 착색 물질인 안토시아닌으로, 많은 꽃과 과일에 분홍색, 빨간색, 파란색, 보라색의 다양한 색조를 부여하는 안토시아닌입니다.

사탕무 염료 베타인 또는 베타니딘은 알칼리성 환경에서는 무색이 되고 산성 환경에서는 붉게 변합니다. 그렇기 때문에 소금에 절인 양배추를 곁들인 보르시가 식욕을 돋우는 색상을 가지고 있습니다.

학교 지표의 분류 및 활용 방법.

지표에는 다른 분류가 있습니다 . 가장 일반적인 것 중 하나는 용액의 산도에 따라 색이 변하는 산-염기 지시약입니다.요즘에는 인공적으로 합성된 수백 가지의 산-염기 지시약이 알려져 있으며 그 중 일부는 학교 화학 실험실에서 찾을 수 있습니다.

페놀프탈레인 ("purgen"이라는 약국에서 판매) - 백색 또는 약간 황색을 띤 미세 결정성 분말을 갖는 백색. 95% 알코올에 녹고 물에는 거의 녹지 않습니다. 무색 페놀프탈레인은 산성 및 중성 환경에서 무색이며 알칼리성 환경에서는 진홍색으로 변합니다. 따라서 페놀프탈레인은 알칼리성 환경을 결정하는 데 사용됩니다.

메틸 오렌지 - 주황색 결정성 분말. 물에 거의 녹지 않고 뜨거운 물에 잘 녹으며 유기용제에는 거의 녹지 않습니다. 용액의 색이 빨간색에서 노란색으로 바뀝니다.

락모이드(리트머스) - 검은 가루. 물, 95% 알코올, 아세톤, 빙초산에 용해됩니다. 용액의 색이 빨간색에서 파란색으로 바뀝니다.

지시약은 일반적으로 수용액 또는 알코올성 용액 몇 방울 또는 소량의 분말을 시험 용액에 첨가하여 사용됩니다.

또 다른 적용 방법은 지시약 용액 또는 지시약 혼합물을 함침시키고 실온에서 건조시킨 종이 조각을 사용하는 것입니다. 이러한 스트립은 컬러 스케일이 인쇄되거나 컬러 표준이 인쇄되지 않은 다양한 버전으로 생산됩니다.

수소 표시기

지표 용지 범용에는 환경 정의를 위한 척도(рН)가 있습니다.

수소 지수, pH - 용액의 수소 이온 농도를 나타내는 값. 이 개념은 1909년 덴마크 화학자 소렌센(Sorensen)에 의해 소개되었습니다. 지시약은 라틴 단어의 첫 글자에 따라 pH라고 합니다. 수소 전위수소의 강도, 또는 폰두스 수소이수소의 무게입니다. 수용액은 0-14 범위의 pH 값을 가질 수 있습니다. 순수한 물과 중성 용액 pH=7, 산성 용액 pH7. pH 값은 산-염기 지시약을 사용하여 측정됩니다.

표 1. - 다양한 환경에서 표시기의 색상.

프로젝트 가설

정보 문헌 숙지, 분석 수행, 결론 도출

정보 문헌 숙지, 분석 수행, 결론 도출
물질의 산화 환원 특성에 대한 반응 조건의 영향에 대한 실제 연구 수행
OVR 측면에서 일상 생활에서 이러한 물질 중 하나의 중요성을 알아보십시오.

목적: 상황에 따라 색이 변하는 물질을 밝혀내고 그 성질과 응용 연구

연구 진행

정보 출처를 읽고 어떤 물질이 색을 바꿀 수 있는지 알아보십시오.
우리는 분석했습니다:
색상 변경 이유
실험 중 KMnO4의 착색에 대한 환경의 영향
가정용 과망간산칼륨의 가치와 식물에 미치는 영향을 알아냈습니다.

연구 결과

화학 카멜레온은 화학 반응 중에 색상이 변할 수 있는 여러 물질입니다.

여기에는 유기 및 무기 물질이 모두 포함됩니다.

물질 색의 원인은 여러 요인에 따라 달라집니다.

분자가 그려져 있다

자유 전자

분자의 홀수 전자

화학 결합 강도

신흥 화학 결합

분자 색상
건물에 따라 다름

어떤 반응이 물질의 색을 변화시킵니까?

물질 자체는 색이 변하지 않습니다.
색상 변화는 화학 반응의 징후입니다.
더 많은 OVR

과망간산 칼륨 (lat. Kalii permanganas)
- 과망간산칼륨염

발견자는 스웨덴의 화학자이자 약사인 Karl-Wilhelm Scheele입니다.
융합된 "검은 마그네시아" - 미네랄 파이로루사이트(천연 이산화망간), 칼륨 - 탄산칼륨 및 초석 - 질산칼륨. 이것은 과망간산칼륨, 아질산칼륨 및 이산화탄소를 생성했습니다.
2MnO2 + 3KNO3 + K2CO3 = 2KMnO4 + 3KNO2 + CO2

망간
(KMnO4).

과망간산칼륨의 성질

짙은 보라색 크리스탈.
그것은 결정 수화물을 형성하지 않습니다.
물에 대한 용해도는 보통입니다.
가수분해
용액에서 천천히 분해됨.
솔루션은 색상이 있습니다

실용 연구

산화제
용액 및 소결 중.

망간 - 이

부패

폭발물

환경의 알칼리성 반응을 제공합니다

변화
착색
KMnO4

착색
달려있다
수요일부터
해결책

중립적

알칼리성

시큼한

갈색 색상

채색

무색

솔루션 매체

과망간산염 색

에 대한 매체 반응의 영향
산화환원 공정

과망간산칼륨은 매질의 다양한 반응에서 다양한 환원 생성물을 형성합니다.

애플리케이션

KMnO4는 산화제로 사용됩니다.

가정 내 망간

산화 방지제

애플리케이션

가정에서 망간을 적용하면 OVR을 수행합니다!

OVR - 프로세스

방부제

구토 효과가 있다

피부와 점막의 "소작" 및 "건조"

수렴 작용

망간 작업 시 주의 사항

화학적 화상
중독
고체 과망간산 칼륨과 그 강한
솔루션은 위험할 수 있습니다.
따라서 아기의 손이 닿지 않는 곳에 보관하고 주의해서 다루어야 합니다.

일주일 동안 흙과 병든 식물은 약한 용액으로 물을 뿌렸습니다. 땅의 흰색 코팅이 사라지고 해충이 죽었습니다. 과망간산칼륨은 소독 및 살균 특성을 가지고 있습니다.

약한 용액으로 2주에 한 번씩 물을 주면 식물의 외관이 좋아졌습니다. 과망간산 칼륨에는 망간과 칼륨과 같은 식물 성장을 촉진하는 요소가 포함되어 있습니다.

약한 용액으로 식물에 지속적으로 물을 주면 알칼리성 토양의 식물은 긍정적으로 반응하고 산성 토양은 부정적으로 반응하는 것으로 나타났습니다. 과망간산 칼륨 용액은 알칼리성 환경을 가지고 있습니다.

농축 용액으로 처리하면 화상을 입거나 식물이 죽을 수도 있습니다.

결과

프로젝트 가설

물질 "카멜레온" 존재

결론:
물질 자체의 색상 변화
할 수 없습니다.
가설이 확인되지 않음

 1C 튜터. 화학. CD - 디스크.
 큰 백과사전. 시릴과 메토디우스, 2005 CD-ROM.
Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A. 화학의 시작. 대학 지원자를 위한 현대적인 과정입니다.
2권으로 - M. 1997. BDE 생물학, M. "Drofa" 2004
 생태학. 인지 백과사전, M. Bustard
 Stepin B.D., Alikberova L.Yu. 집에서 읽을 수 있는 화학 책. - M., 화학, 1994.
 슐핀 G.B. 이 매혹적인 화학. - 중.; 화학, 1984.

정보 출처

주황색 짙은 검정색 - 녹색
보라색 검은색 회색

이중결합과 단일결합은 비교적 쉽게 서로 위치를 바꿀 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 각각의 원자간 결합은 그들이 결합하는 원자에 공통인 한 쌍의 전자입니다. 따라서 접합 부분에서 결합 전자는 이 부분 내에서 상당히 자유롭게 이동할 수 있습니다. 이러한 자유는 중요한 광학적 결과를 수반합니다.

또 다른 흥미로운 사실은 분자 내에 전자가 홀수인 화합물이 전자가 짝수인 화합물보다 더 자주 착색된다는 것입니다. C(C6H5)3 라디칼은 강렬한 갈색-보라색을 띠고 C(C6H5)4는 무색이라고 가정해 보겠습니다. 분자 내에 전자가 홀수인 이산화질소(NO2)는 적갈색을 띠며, 이량체화되면 무색의 화합물 N2O4가 얻어진다(전자수가 2배가 되면 짝수가 됨). 그 이유는 전자가 홀수인 시스템에서 그 중 하나가 짝을 이루지 않고 전체 분자 내에서 상대적으로 자유롭게 움직일 수 있기 때문입니다. 그리고 앞서 언급했듯이 이로 인해 착색이 나타날 수 있습니다.

거의 무색의 구성 요소로 구성된 화합물,
착색이 됩니다. 따라서 Fe3+이온은 무색이고, Fe(CN)64-이온은 노란색 혈액염의 일부로 약간 노란색을 띤다. 그러나 이러한 이온을 포함하는 용액을 배수하여 얻은 Fe43은 강렬한 파란색을 띤다.
색상이 나타나는 이유는 여기에서 더 강한 화학 결합을 가진 화합물이 형성된다는 사실에서 찾아야합니다 (이온 결합이 아니라 공유 결합). 전자의 상호 공유 정도가 너무 커서 흡수 최대값이 스펙트럼의 가시 영역으로 크게 이동하고 흡수 강도가 증가합니다.

물의 요오드 용매화물은 갈색-적색이고 사염화탄소는 보라색입니다.

염화코발트가 함침된 실리카겔은 건조한 공기에서는 파란색으로 변하고 습한 공기에서는 분홍색으로 변합니다. 그리고 과도한 수분으로 인해 파란색 염화 코발트 CoCl2 분자가 물 분자와 복잡한 화합물을 형성합니다. 결정질 CoCl2 · 6H2O는 짙은 분홍색을 띤다.

산화 상태가 다른 망간 화합물로 환원됩니다.
산성 환경에서: 2KMnO4+ 5K2SO3 + 3H2SO4 =
6K2SO4+ 2MnSO4+ 3H2O
중립 환경에서: 2 KMnO4+ 3K2SO3 + H2O = 3K2SO4 + 2 MnO2+ 2KOH
알칼리성 환경에서: 2 KMnO4+ K2SO3 + KOH=
K2SO4 + 2 K2MnO4+ 물,
KMnO4 + K2SO3 + KOH = K2SO4 + K2MnO4 + H2O(차가운)

부패산소의 방출로
2KMnO4 →(t) K2MnO4 + MnO2+ O2

폭발물
2KMnO4 + 2H2SO4 → 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O,

일반적인 환원제와 반응
(에탄올, 수소 등).

목욕을 위해 준비된 물에 KMnO4 용액을 추가해야하지만 어떤 경우에도 과망간산 칼륨 결정은 없습니다. 그렇지 않으면 화학적 화상이 가능합니다.

이 물질의 농축 용액으로 중독되면 입, 식도 및 위 화상이 발생합니다 (활성탄을 첨가하여 따뜻한 물로 위를 씻으십시오)
2 리터의 물에 약한 과산화수소 용액 반 컵과 식초 한 컵을 포함하는 용액을 사용할 수도 있습니다. 이 경우 과망간산염 이온은 덜 위험한 망간(II) 양이온으로 변합니다.
2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH =
2Mn(CH3COO)2 + 5O2 + 2CH3COOK + 8H2O

유용한 팁

판텔레예프 파벨 알렉산드로비치

이 논문은 다양한 화합물에서 색상의 출현에 대한 설명을 제공하고 카멜레온 물질의 특성도 조사합니다.

다운로드:

시사:

색상 화학. 물질-카멜레온

섹션: 자연 과학

완성자: Panteleev Pavel Nikolaevich,

학생 11 "A"반

중등학교 №1148

그들을. F. M. 도스토옙스키

강사: Karmatskaya Lyubov Aleksandrovna

1. 소개. 2 쪽

2. 색상의 특성:

2.1. 유기물; 3페이지

2.2. 무기 물질. 4페이지

3. 색상에 대한 환경의 영향. 5페이지

4. 물질 카멜레온. 7페이지

5. 실험 부분:

5.1. 크로메이트에서 중크롬산염으로 또는 그 반대로의 전이; 8페이지

5.2. 크롬(VI) 염의 산화 특성; 9페이지

5.3. 크롬 혼합물로 에탄올의 산화. 10페이지

6. 광변색. 10페이지

7. 결론. 13페이지

8. 사용된 소스 목록. 14페이지

1. 소개.

언뜻 보기에 색상의 본질을 설명하기 어려워 보일 수 있습니다. 물질의 색이 다른 이유는 무엇입니까? 색상은 어떻게 만들어지나요?

푸른 피가 흐르는 몸에 생물이 바다 깊은 곳에 산다는 것은 흥미 롭습니다. 이 대표자 중 하나는 holothurians입니다. 동시에 바다에서 잡은 물고기의 피는 다른 많은 큰 생물의 피처럼 붉습니다.

다양한 물질의 색상을 결정하는 것은 무엇입니까?

우선, 색상은 물질의 색상뿐만 아니라 조명 방식에 따라 달라집니다. 결국, 어둠 속에서 모든 것이 검게 보입니다. 색상은 또한 물질에 우세한 화학 구조에 의해 결정됩니다. 예를 들어 식물 잎의 색상은 녹색뿐만 아니라 파란색, 보라색 등입니다. 녹색을 나타내는 엽록소 외에도 다른 화합물이 우세합니다.

holothurians의 푸른 피는 혈액의 색을 제공하는 색소에 철 대신 바나듐이 있다는 사실로 설명됩니다. holothurians에 포함 된 액체에 파란색을주는 것은 화합물입니다. 그들이 사는 깊은 곳에서는 물의 산소 함량이 매우 낮고 이러한 조건에 적응해야 하므로 대기 환경의 주민과는 완전히 다른 유기체에서 화합물이 발생했습니다.

그러나 우리는 아직 위의 질문에 답하지 않았습니다. 이 작업에서 우리는 그들에 대한 완전하고 상세한 답변을 제공하려고 노력할 것입니다. 이를 위해서는 여러 가지 연구가 수행되어야 한다.

이 작업의 목적은 카멜레온 물질의 특성을 조사할 뿐만 아니라 다양한 화합물에서 색상의 출현을 설명하는 것입니다.

목표에 따라 작업이 설정되었습니다.

일반적으로 색상은 빛과 물질 분자의 상호 작용 결과입니다. 이 결과는 여러 프로세스로 설명됩니다.
* 광선의 자기 진동과 물질 분자의 상호 작용;

* 구조가 다른 분자에 의한 특정 광파의 선택적 흡수;

* 망막 또는 광학 장치의 물질을 통해 반사되거나 통과된 광선에 대한 노출.

색상을 설명하는 기본은 분자 내 전자의 상태입니다. 전자의 이동성, 한 에너지 수준에서 다른 에너지 수준으로 이동하는 능력, 한 원자에서 다른 원자로 이동하는 능력입니다.

색상은 물질 분자 내 전자의 이동성과 빛 양자의 에너지를 흡수할 때 전자가 여전히 자유로운 수준으로 이동할 가능성과 관련이 있습니다.빛 복사의 소립자).

색상은 물질 분자의 전자와 빛 양자의 상호 작용의 결과로 발생합니다. 그러나 금속과 비금속, 유기 및 무기 화합물 원자의 전자 상태가 다르기 때문에 물질의 색상 출현 메커니즘도 다릅니다.

2.1 유기화합물의 색.

유기물용, 색상이 있고 (모두가이 속성을 갖는 것은 아님) 분자는 구조가 비슷합니다. 일반적으로 수십 개의 원자로 구성된 큰 분자입니다. 이 경우 색상의 출현에 대해 중요한 것은 개별 원자의 전자가 아니라 전체 분자의 전자 시스템 상태입니다.

일반적인 햇빛은 전자기파의 흐름입니다. 광파는 길이, 즉 인접한 최대값 또는 두 개의 인접한 골 사이의 거리로 특징지어집니다. 나노미터(nm) 단위로 측정됩니다. 파동이 짧을수록 에너지가 커지고 그 반대도 마찬가지입니다.

물질의 색은 물질이 흡수하는 가시광선의 파동(광선)에 따라 다릅니다. 햇빛이 물질에 전혀 흡수되지 않고 반사되고 산란되면 물질은 흰색(무색)으로 보입니다. 물질이 모든 광선을 흡수하면 검게 보입니다.

특정 광선의 흡수 또는 반사 과정은 물질 분자의 구조적 특징과 관련이 있습니다. 광속의 흡수는 항상 물질 분자의 전자로의 에너지 전달과 관련이 있습니다. 분자에 s-전자(구형 구름 형성), 그들을 흥분시키고 다른 에너지 수준으로 옮기려면 많은 에너지가 필요합니다. 따라서 s-전자를 가진 화합물은 항상 무색으로 보입니다. 동시에, p-전자(8자 모양의 구름을 형성) 그들이 만드는 연결이 덜 강하기 때문에 쉽게 흥분합니다. 이러한 전자는 공액 이중 결합을 가진 분자에서 발견됩니다. 컨쥬게이션 사슬이 길수록 p-전자가 더 많아지고 이를 여기시키는 데 필요한 에너지가 더 적습니다. 가시광선 파장(파장 400~760nm)의 에너지가 전자를 여기시키기에 충분하면 우리가 보는 색이 나타납니다. 분자의 여기에서 방출된 광선은 분자에 의해 흡수되고 흡수되지 않은 광선은 물질의 색상으로 인식됩니다.

2.2 무기물의 색.

무기물용색상은 한 원소의 원자에서 다른 원소의 원자로 전자 전이 및 전하 이동으로 인해 발생합니다. 여기에서 결정적인 역할은 요소의 외부 전자 껍질에 의해 수행됩니다.

유기 물질에서와 같이 여기에서 색상의 출현은 빛의 흡수 및 반사와 관련이 있습니다.

일반적으로 물질의 색상은 반사파(또는 지연 없이 물질을 통과한 반사파)의 합입니다. 동시에 물질의 색상은 가시 광선의 전체 파장 범위에서 특정 양자가 흡수됨을 의미합니다. 유색 물질 분자에서 전자의 에너지 준위는 서로 가깝게 위치합니다. 예를 들어 수소, 불소, 질소와 같은 물질은 우리에게 무색으로 보입니다. 이것은 전자를 더 높은 수준으로 전달할 수 없기 때문에 가시 광선 양자가 흡수되지 않는다는 사실 때문입니다. 즉, 자외선은 인간의 눈으로 인식되지 않는 이러한 물질을 통과하므로 물질 자체는 우리에게 색이 없습니다. 예를 들어 염소, 브롬, 요오드와 같은 유색 물질에서는 전자 준위가 서로 더 가깝기 때문에 그 안의 빛 양자는 전자를 한 상태에서 다른 상태로 옮길 수 있습니다.

경험. 화합물의 색상에 대한 금속 이온의 영향.

도구 및 시약: 4개의 시험관, 물, 철(II), 코발트(II), 니켈(II), 구리(II) 염.

경험의 실행. 물 20~30ml를 시험관에 붓고 철, 코발트, 니켈, 구리염을 각각 0.2g씩 넣고 녹을 때까지 섞는다. 철 용액의 색은 노란색, 코발트색은 분홍색, 니켈색은 녹색, 구리색은 파란색이 되었다.

결론: 화학에서 알 수 있듯이 이들 화합물의 구조는 동일하지만 d 전자의 수는 다릅니다. 철의 경우 6개, 코발트의 경우 7개, 니켈의 경우 8개, 구리의 경우 9개입니다. 이 숫자는 화합물의 색상에 영향을 미칩니다. 따라서 색상의 차이를 볼 수 있습니다.

3. 색상에 대한 환경의 영향.

용액의 이온은 용매 껍질로 둘러싸여 있습니다. 이온에 직접 인접한 이러한 분자 층을 호출합니다.용해 쉘.

용액에서 이온은 서로 작용할 수 있을 뿐만 아니라 이온을 둘러싼 용매 분자와 이온에도 작용할 수 있습니다. 용해 시 및 용매화의 결과 이전에 무색이었던 이온에 색이 나타납니다. 물을 암모니아로 바꾸면 색이 짙어집니다. 암모니아 분자는 더 쉽게 변형되고 색상 강도가 향상됩니다.

지금 구리 화합물의 색상 강도를 비교해 보겠습니다.

경험 번호 3.1. 구리 화합물의 색상 강도 비교.

기기 및 시약: 튜브 4개, 1% CuSO 용액 4, 물, HCl, 암모니아 용액 NH 3, 헥사시아노철산칼륨(II) 10% 용액.

경험의 실행. 4ml의 CuSO를 하나의 시험관에 넣습니다. 4 및 30ml H2 O, 다른 두 개 - 3ml CuSO 4 및 40ml H2 O. 첫 번째 튜브에 15ml의 농축 HCl을 추가하십시오 - 황록색이 두 번째 튜브에 나타납니다 - 25 % 암모니아 용액 5ml - 파란색이 나타납니다. 세 번째 - 2ml의 10 % 용액 헥사시아노철산칼륨(II) - 적갈색 퇴적물을 관찰합니다. 마지막 테스트 튜브에 CuSO 용액 추가 4 그리고 통제에 맡기십시오.

2+ + 4Cl - ⇌ 2- + 6H2O

2+ + 4NH3 ⇌ 2+ + 6H2O

2 2 + 4- ⇌ Cu 2 + 12 H 2 O

결론: 시약의 양이 감소함에 따라 (화학 반응에 관여하는 물질) 화합물의 형성에 필요한 색상 강도가 증가합니다. 새로운 구리 화합물이 형성되면 전하 이동 및 색상 변화가 발생합니다.

4. 물질 카멜레온.

"카멜레온"의 개념은 주로 다음을 나타내는 생물학적, 동물학적 용어로 알려져 있습니다.자극을 받으면 피부색을 바꾸고 환경의 색을 바꾸는 등의 능력을 가진 파충류.

그러나 "카멜레온"은 화학에서도 찾을 수 있습니다. 그래서 무슨 연관이 있나요?

화학으로 돌아가 봅시다.
카멜레온 물질은 화학 반응에서 색이 변하고 연구 중인 환경의 변화를 나타내는 물질입니다. 색상의 변화(착색)인 일반 사항을 강조합니다. 이것이 이러한 개념을 연결하는 것입니다. 카멜레온 물질은 고대부터 알려져 왔습니다. 화학 분석을 위한 오래된 매뉴얼은 알 수 없는 구성의 샘플에서 아황산나트륨 Na의 함량을 결정하기 위해 "카멜레온 용액"을 사용할 것을 권장합니다. 2 SO 3 , 과산화수소 H 2O2 또는 옥살산 H 2C2O4 . "카멜레온 용액"은 과망간산 칼륨 KMnO의 용액입니다. 4 , 화학 반응 중에 매체에 따라 색상이 다른 방식으로 바뀝니다. 예를 들어, 산성 환경에서 과망간산칼륨의 밝은 보라색 용액은 MnO 과망간산 이온으로부터 4 - 양이온이 형성됩니다.양전하 이온망간 2+ ; 밝은 보라색 MnO의 강한 알칼리성 매체에서 4 - 녹색 망간 이온 MnO가 밝혀졌습니다. 4 2- . 그리고 중성, 약산성 또는 약알칼리성 환경에서 최종 반응 생성물은 이산화망간 MnO의 불용성 흑갈색 침전물이 됩니다. 2 .

우리는 산화 특성으로 인해저것들. 다른 원소의 원자에서 전자를 기증하거나 가져오는 능력,화학 반응의 시각적 색상 변화, 과망간산 칼륨은 화학 분석에 널리 사용됩니다.

따라서이 경우 "카멜레온 용액"(과망간산 칼륨)이 지표로 사용됩니다.연구 중인 매체에서 발생한 화학 반응 또는 변화의 존재를 나타내는 물질.
"카멜레온"이라는 다른 물질이 있습니다. 크롬 Cr 원소를 포함하는 물질을 고려할 것입니다.

크롬산칼륨 - 무기화합물, 금속염칼륨 그리고 크롬산 공식 K 2 CrO 4 , 노란색 결정, 물에 용해.

중크롬산칼륨(중크롬산칼륨, 크롬산칼륨 피크) - K 2Cr2O7 . 무기 화합물, 주황색 결정, 물에 용해. 독성이 강합니다.

5. 실험적인 부분.

경험 번호 5.1. 크로메이트에서 중크롬산염으로 또는 그 반대로의 전이.

기기 및 시약: 크롬산칼륨 용액 K 2크롬 4 , 중크롬산칼륨 용액 K 2Cr2O7 , 황산, 수산화나트륨.

경험의 실행. 크롬산 칼륨 용액에 황산을 첨가하면 용액의 색이 노란색에서 주황색으로 바뀝니다.

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

중크롬산 칼륨 용액에 알칼리를 첨가하면 용액의 색이 주황색에서 노란색으로 바뀝니다.

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

결론: 산성 환경에서 크롬산염은 불안정하고 노란색 이온은 Cr 이온으로 변합니다. 2 O 7 2- 주황색이고 알칼리성 매질에서는 반응이 반대 방향으로 진행됩니다.
2Cr 2 O 4 2- + 2H + 산성 매체 - 알칼리성 매체 Cr 2 O 7 2- + H 2 O.

크롬(VI) 염의 산화 특성.

기기 및 시약: 중크롬산칼륨 용액 K 2Cr2O7 , 아황산나트륨 용액 Na 2 SO 3 , 황산 H 2 SO 4 .

경험의 실행. 솔루션 K로 2Cr2O7 , 황산으로 산성화, Na 용액을 첨가 2 SO 3. 색상 변화를 관찰합니다. 주황색 용액이 녹색-파란색으로 변했습니다.

결론: 산성 환경에서 크롬은 아황산나트륨에 의해 크롬(VI)에서 크롬(III)으로 환원됩니다: K 2 Cr 2 O 7 + 3Na 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 SO 4 + 4H 2 O.

경험 번호 5.4. 크롬 혼합물로 에탄올의 산화.

기기 및 시약: 5% 중크롬산칼륨 용액 K 2Cr2O7 , 20% 황산 H 2 SO 4 , 에틸알코올(에탄올).

실험 수행: 5% 중크롬산칼륨 용액 2ml에 20% 황산 용액 1ml와 에탄올 0.5ml를 첨가합니다. 우리는 용액이 강하게 어두워지는 것을 관찰합니다. 그늘을 더 잘 볼 수 있도록 용액을 물로 희석합니다. 우리는 황록색 솔루션을 얻습니다.
에게 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 영형
결론: 산성 환경에서 에틸 알코올은 중크롬산칼륨으로 산화됩니다. 이것은 알데히드를 생성합니다. 이 경험은 화학 카멜레온과 유기 물질의 상호 작용을 보여줍니다.

경험5.4. 신체의 알코올을 감지하기 위해 지표가 작동하는 원리를 명확하게 보여줍니다. 원리는 과산화수소(H 2O2 ), 유색 발색체의 형성을 유발하고,저것들. 발색단 그룹(탄소, 산소, 질소 원자로 구성된 화학 그룹)을 포함하는 유기물.

따라서 이러한 지표는 시각적으로(색상 기준으로) 인간 타액의 알코올 함량을 보여줍니다. 알코올 소비 및 중독 사실을 확인할 때 의료기관에서 사용됩니다. 지표의 범위는 알코올 소비 사실을 확인해야 하는 모든 상황입니다. 차량 운전자의 여행 전 검사 수행, 교통 경찰이 도로에서 음주 운전자 식별, 자제 수단으로 응급 진단에 사용, 등.

6. 광변색.

물질의 색 변화도 일어나는 흥미로운 현상에 대해 알아 봅시다.광색성.

오늘날 카멜레온 안경이 달린 안경은 누구에게도 놀라지 않을 것입니다. 그러나 빛에 따라 색이 변하는 특이한 물질 발견의 역사는 매우 흥미 롭습니다. 1881년 영국의 화학자 핍슨은 그의 친구인 토마스 그리피스로부터 그의 특이한 관찰을 설명하는 편지를 받았습니다. Griffith는 그의 창문 맞은 편에있는 우체국 정문이 낮에는 색이 변한다고 썼습니다. 태양이 정점에 도달하면 어두워지고 황혼에 밝아집니다. 메시지에 흥미를 느낀 Phipson은 우체국 문을 칠하는 데 사용된 페인트인 리토폰을 조사했습니다. 그의 친구의 관찰이 확인되었습니다. Phipson은 현상의 원인을 설명할 수 없었습니다. 그러나 많은 연구자들은 가역적 색 반응에 진지하게 관심을 갖고 있습니다. 그리고 20세기 초에 그들은 "포토크롬", 즉 "빛에 민감한 페인트"라고 불리는 몇 가지 유기 물질을 합성했습니다. Phipson 시대 이후로 과학자들은 포토크롬에 대해 많은 것을 배웠습니다.빛에 노출되면 색이 변하는 물질.

광변색 또는 테네베선스는 가시광선, 자외선의 작용 하에서 물질의 색이 가역적으로 변하는 현상입니다.

빛에 노출되면 광변색성 물질이 원인, 원자 재배열, 전자 수준 인구의 변화. 색상 변화와 병행하여 물질은 굴절률, 용해도, 반응성, 전기 전도성 및 기타 화학적 및 물리적 특성을 변경할 수 있습니다. 광변색은 제한된 수의 유기 및 무기, 천연 및 합성 화합물에 내재되어 있습니다.

화학적 및 물리적 광변색이 있습니다.

화학적 광변색성: 분자내 및 분자간 가역적 광화학 반응(tautomerization(reversible isomerism), 해리(cleavage), cis-trans-isomerization 등);
물리적 광변색: 원자 또는 분자가 다른 상태로 전이된 결과입니다. 이 경우 색상의 변화는 전자 수준기 인구의 변화 때문입니다. 이러한 광변색 현상은 강력한 광속만 물질에 노출될 때 관찰됩니다.

자연의 포토크롬:

광물 투핏 흰색 또는 옅은 분홍색에서 밝은 분홍색으로 색상을 변경할 수 있습니다.

광변색성 재료

다음 유형의 광변색성 물질이 있습니다: 액체 용액 및 폴리머 필름(고분자 화합물) 광변색성 유기 화합물을 함유한 할로겐화은 미세결정이 균일하게 분포된 유리(할로겐이 포함된 은 화합물), 광분해( 빛에 의한 부패) 광변색을 일으키는 것; 다양한 첨가제로 활성화된 알칼리 및 알칼리 토금속 할라이드 결정(예: CaF 2 /La,Ce; SrTiO 3 /Ni,Mo).

이러한 재료는 레이저 기술 등에서 눈 보호 장치 및 장치에서 광학 밀도가 가변적인(즉, 빛의 흐름을 조절하는) 광 필터로 사용됩니다.

변색 렌즈

빛에 노출된 광변색 렌즈, 부분적으로 종이로 덮여 있음. 광변색 분자가 렌즈의 양면에 위치하기 때문에 밝은 부분과 어두운 부분 사이에서 두 번째 수준의 색상을 볼 수 있습니다.폴리카보네이트 및 기타 플라스틱 . 광변색 렌즈는 일반적으로 UV가 있으면 어두워지고 UV가 없으면 1분 이내에 밝아지지만 한 상태에서 다른 상태로 완전히 전환되는 데는 5분에서 15분이 걸립니다.

결론.

따라서 다양한 화합물의 색상은 다음에 따라 달라집니다.

* 물질 분자와 빛의 상호 작용에서;

* 유기 물질에서 요소의 전자가 여기되고 다른 수준으로 전이되어 색상이 발생합니다. 전체 대형 분자의 전자 시스템 상태가 중요합니다.

* 무기 물질에서 색상은 한 원소의 원자에서 다른 원소의 원자로 전자 전이 및 전하 이동으로 인해 발생합니다. 요소의 외부 전자 껍질이 중요한 역할을 합니다.

* 화합물의 색상은 외부 환경의 영향을 받습니다.

* 화합물의 전자 수는 중요한 역할을 합니다.

사용된 소스 목록

1. Artemenko A. I. "유기 화학 및 인간"(이론적 기초, 고급 과정). 모스크바, "깨달음", 2000.

2. Fadeev G. N. "화학 및 색상"(과외 독서 책). 모스크바, "깨달음", 1977.

글리세린 두 방울과 과망간산 칼륨이 색을 바꿉니다!

복잡성:

위험:

집에서 이 실험을 해보세요

솔루션이 처음에 파란색으로 바뀌는 이유는 무엇입니까?

카멜레온을 주의 깊게 관찰하면 용액에 글리세린을 첨가한 후 몇 초 후에 파란색으로 변하는 것을 알 수 있습니다. 파란색은 보라색(MnO 4 - 과망간산염)과 녹색(MnO 4 2- 망간산염) 용액을 혼합하여 형성됩니다. 그러나 그것은 빠르게 녹색으로 변합니다 - 솔루션은 점점 더 적은 MnO 4 - 그리고 더 많은 MnO 4 2-가됩니다.

덧셈

과학자들은 어떤 형태의 망간이 용액을 파란색으로 착색할 수 있는지 발견할 수 있었습니다. 이것은 하이포망간산염 이온 MnO 4 3-를 형성할 때 발생합니다. 여기서 망간은 +5 산화 상태(Mn +5)에 있습니다. 그러나 MnO 4 3-는 매우 불안정하고 이를 얻기 위해서는 특별한 조건이 필요하기 때문에 우리의 실험에서는 볼 수 없을 것이다.

우리의 경험에서 글리세린은 어떻게 됩니까?

글리세린은 과망간산 칼륨과 상호 작용하여 전자를 제공합니다. 글리세롤은 과망간산칼륨(KMnO 4 과망간산칼륨보다 약 10배 더 많음)으로 반응에 많이 사용됩니다. 우리 반응 조건 하에서 글리세린 자체는 글리세르알데하이드로 변한 다음 글리세린산으로 변합니다.

덧셈

이미 알고 있듯이 글리세롤 C 3 H 5 (OH) 3은 과망간산 칼륨에 의해 산화됩니다. 글리세린은 매우 복잡한 유기 분자이므로 글리세린과 관련된 반응은 종종 간단하지 않습니다. 글리세롤의 산화는 많은 다른 물질이 형성되는 복잡한 반응입니다. 그들 중 다수는 매우 짧은 시간 동안 존재하고 다른 것으로 바뀌며 일부는 반응이 끝난 후에도 솔루션에서 찾을 수 있습니다. 이 상황은 전체적으로 모든 유기 화학에 일반적입니다. 일반적으로 화학 반응의 결과로 가장 많이 얻어지는 물질을 주 생성물이라고 하고 나머지를 부산물이라고 합니다.

우리의 경우 과망간산 칼륨으로 글리세롤을 산화시키는 주요 생성물은 글리세린산입니다.

KMnO 4 용액에 수산화칼슘 Ca(OH) 2를 첨가하는 이유는 무엇입니까?

수용액에서 수산화칼슘 Ca (OH) 2는 세 개의 하전 입자 (이온)로 분해됩니다.

Ca(OH)2 → Ca2+(용액) + 2OH -.

운송, 상점, 카페 또는 학교 수업에서 우리는 모든 곳에서 다른 사람들에게 둘러싸여 있습니다. 그리고 우리는 그러한 장소에서 다르게 행동합니다. 우리가 같은 일을 하더라도 - 예를 들어, 우리는 책을 읽습니다. 다른 사람들에게 둘러싸여 있을 때, 우리는 조금 다르게 합니다. 어딘가는 더 느리고, 어딘가는 더 빠르며, 때때로 우리는 우리가 잘 읽은 것을 기억하고, 다른 때에는 바로 그 다음날 대사조차 기억할 수 없습니다. 따라서 OH 이온으로 둘러싸인 과망간산 칼륨은 특별한 방식으로 작용합니다. 서두르지 않고 "더 부드럽게"글리세린에서 전자를 가져옵니다. 그래서 우리는 카멜레온의 색깔 변화를 관찰할 수 있습니다.

덧셈

그리고 Ca(OH)2 용액을 첨가하지 않으면 어떻게 될까요?

과량의 OH-이온이 용액에 존재하면 이러한 용액을 알칼리성이라고합니다 (또는 알칼리성 반응이 있다고 말합니다). 반대로 용액에 과량의 H + 이온이 있으면 이러한 용액을 산성이라고합니다. 왜 "반대로"? OH -와 H + 이온이 함께 물 분자 H 2 O를 형성하기 때문입니다. 그러나 H +와 OH - 이온이 똑같이 존재하면 (즉, 실제로 물이 있음) 용액을 중성이라고합니다.

산성 용액에서 활성 산화제인 KMnO4는 극도로 거칠어지고 심지어 거칠어집니다. 글리세린에서 전자를 매우 빠르게 가져오고 (한 번에 최대 5 개!) 망간은 Mn ^ + 7 (MnO 4-과망간산염)에서 Mn 2+로 바뀝니다.

MnO 4 - + 5e - → Mn 2+

후자(Mn 2+)는 물에 어떤 색상도 부여하지 않습니다. 따라서 산성 용액에서 과망간산 칼륨은 매우 빠르게 변색되고 카멜레온은 작동하지 않습니다.

과망간산 칼륨의 중성 용액의 경우에도 비슷한 상황이 발생합니다. 우리는 산성 용액에서와 같이 카멜레온의 모든 색상을 "잃지"않을 것입니다. 그러나 녹색 망간 MnO 4 2는 두 가지만 얻을 수 없으므로 파란색도 사라집니다.

KMnO 4 이외의 것을 사용하여 카멜레온을 만들 수 있습니까?

할 수 있다! 크롬(Cr) 카멜레온의 색상은 다음과 같습니다.

주황색(중크롬산염 Cr 2 O 7 2-) → 녹색(Cr 3+) → 파란색(Cr 2+).

또 다른 카멜레온 - 바나듐(V):

노란색(VO 3+) → 파란색(VO 2+) → 녹색(V 3+) → 라일락(V 2+).

크롬 또는 바나듐 화합물의 용액을 만드는 것이 망간(과망간산칼륨)의 경우처럼 아름답게 색을 바꾸는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 또한 혼합물에 새로운 물질을 지속적으로 추가해야 합니다. 따라서 "자체적으로"색상을 변경하는 실제 카멜레온은 과망간산 칼륨에서만 얻습니다.

덧셈

크롬 Cr 및 바나듐 V와 같은 망간 Mn은 전이 금속으로, 전 범위의 흥미로운 특성을 가진 화학 원소의 큰 그룹입니다. 전이 금속의 특징 중 하나는 화합물과 용액의 밝고 다양한 색상입니다.

예를 들어, 전이 금속 화합물 용액에서 화학적 무지개를 쉽게 얻을 수 있습니다.

모든 사냥꾼은 꿩이 어디에 있는지 알고 싶어합니다.

적색(철(III) 티오시안산염 Fe(SCN) 3), 철 Fe;

주황색(Cr 2 O 7 2-중크롬산염), 크롬 Cr;

황색(VO 3+), 바나듐 V;

녹색(질산니켈, Ni(NO3)2), 니켈 Ni;

청색(황산구리, CuSO4), 구리 Cu;

블루(테트라클로로코발테이트, 2-), 코발트 Co;

바이올렛(과망간산염 MnO 4 -), 망간 Mn.

실험 개발

카멜레온을 더 변경하는 방법은 무엇입니까?

반응을 역전시켜 보라색 용액을 다시 얻을 수 있습니까?

일부 화학 반응은 한 방향과 반대 방향 모두에서 진행될 수 있습니다. 이러한 반응을 가역 반응이라고 하며, 화학 반응의 총 수에 비해 알려진 것이 많지 않습니다. 특별한 조건(예: 반응 혼합물의 강한 가열)을 만들거나 새로운 시약을 추가하여 반응을 역전시킬 수 있습니다. 과망간산 칼륨 KMnO 4로 글리세롤의 산화는 이러한 유형의 반응이 아닙니다. 또한 실험의 틀 내에서 이 반응을 역전시키는 것은 불가능합니다. 따라서 카멜레온이 색을 역순으로 바꾸도록 강제할 수는 없습니다.

덧셈

카멜레온을 돌릴 방법이 있는지 볼까요?

먼저, 간단한 질문입니다. 산화된 글리세롤(글리세린산)이 이산화망간 MnO2를 보라색 과망간산칼륨 KMnO4로 다시 전환시킬 수 있습니까? 아니, 그는 할 수 없어. 우리가 그를 많이 도와주더라도(예: 솔루션 가열). 그리고 KMnO 4는 강한 산화제이기 때문에 (우리는 이것을 조금 더 다루었습니다) 글리세린산은 약한 산화 특성을 가지고 있습니다. 약한 산화제가 강한 산화제에 대항하는 것은 엄청나게 어렵습니다!

다른 시약을 사용하여 MnO 2를 KMnO 4로 다시 전환할 수 있습니까? 그래 넌 할수있어. 그게 바로 당신이 실제 화학 실험실에서 일해야한다는 것입니다! KMnO 4를 얻는 실험실 방법 중 하나는 과량의 수산화칼륨 KOH가 존재할 때 MnO 2와 염소 Cl 2의 상호 작용입니다.

2MnO2 + 3Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O

집에서 그러한 반응을 수행하는 것은 불가능합니다. 어렵고 (특수 장비가 필요함) 안전하지 않습니다. 그리고 그녀 자신은 우리 경험의 밝고 아름다운 카멜레온과 공통점이 거의 없을 것입니다.

러시아 교육부

"화학 카멜레온 또는 과망간산칼륨 이야기"

작업 완료

학생 10 "A"반

밀레코프스키 조야

그리고 11 "B"반 학생

키신 세르게이

감독자:

상트 페테르부르크

소개. 목표 및 목표 3

주요 부분 5

과망간산칼륨이란? 5

용해도 5

여는 KMnO₄ 6

6을 얻는 방법

과망간산염을 얻는 다른 방법 7

화학적 특성 9

매질에 따른 산화 특성 11

가열시 분해 12

과망간산 칼륨의 사용 12

오용에 대한 도움말 15

원예 분야의 KMnO₄ 16

결론 16

문헌 17

부록 18

과망간산칼륨 실험 18

II 경험치 19

III 경험치 20

소개. 목표와 목적

과망간산 칼륨 KMnO₄는 가장 강력한 산화제 중 하나이며 매우 일반적입니다. 이것들은 거의 검고 반짝이는 결정체입니다. 물의 용액은 MnO₄ 이온으로 인해 강렬한 진홍색을 띤다. 일반적으로 과망간산칼륨이라고 하는 이 물질은 우수한 소독제입니다. 그리고 KMnO₄가 산화제, 소독제인 이유는 망간 산화 정도가 +7이기 때문입니다. 이제 하이킹을 할 때 강이나 호수에서 물을 깨끗하게 만들기 위해 약간의 과망간산 칼륨을 가져 가라고 상기시키는 이유가 분명해졌습니다. 과망간산칼륨이 빛의 물과 그 안의 불순물을 산화시킨다는 것이 밝혀졌습니다. 과망간산 칼륨 결정 몇 개를 물에 녹이고 잠시 기다리면 진홍색이 점차 옅어지고 완전히 사라지고 갈색 코팅이 용기 벽에 남습니다. 이것은 산화 망간 침전입니다. - MnO₂ ↓.

4KMnO₄ + 2H₂O → 4MnO₂ + 4KOH + 3O₂

Mn + 3ē → Mn 3 4

2O – 4ē → O₂ 4 3

박테리아, 유기 물질은 알칼리성 환경의 작용으로 산소에 의해 산화되거나 죽습니다. 물은 여과하여 사용할 수 있습니다. 그리고 그것은 과망간산염 용액이 어두운 용기에만 저장될 수 있음을 의미합니다.

화학을 공부하면 할수록 물질에 대한 흥미로운 사실을 더 많이 알게 됩니다. 그리고 당신은 무슨 일이 일어나고 있는지 설명할 수 있습니다.

우리는 스스로 목표를 세웠습니다. 어떤 상황에도 불구하고 거의 모든 가정용 의약품 캐비닛에있는 물질에 대해 더 많이 배우는 것입니다. 또한 자연사, 물리 및 화학 수업에서 물을 아름다운 분홍색으로 확산 및 착색하는 현상을 보여주기 위해 지속적으로 사용되는 물질, 화학 수업에서 산소를 얻는 물질 및 과망간산 칼륨 염소는 염산에서 얻습니다.

주된 임무는이 흥미로운 물질을 더 깊이 연구하고 자연에 존재하지 않기 때문에 누가 처음 받았는지, 어떻게 얻을 수 있는지, 어떤 속성이 있는지, 어떤 속성이 사용되는지 알아내는 것입니다.

주요 부분

과망간산칼륨이란?

용해도

녹는 KMnO₄는 금속 광택이 있는 진한 보라색 결정입니다. 과망간산염의 용해도가 좋다고 추측할 수 있지만 그럴 듯하다. 실제로 실온(20°C)에서 이 소금의 용해도는 물 100g당 6.4g에 불과합니다. 그러나 용액은 짙은 색을 띠며 농축된 것처럼 보입니다. 용해도는 온도가 증가함에 따라 증가합니다.

온도 °C
용해도, g/물 100g

물질은 거의 검은색에 가까운 아름다운 짙은 보라색 프리즘 형태로 결정화됩니다. 용액은 짙은 진홍색이며 고농도에서는 자주색입니다.

KMnO₄의 발견

스웨덴 과학자 Gottlieb Johan Gan은 광물 및 무기 화학 연구에 연구를 바쳤습니다. Wilhelm Karl Scheele 동포와 함께 1774년 연엽암 광물 MnO₂를 연구하는 동안 망간을 발견했고(그는 금속 형태로 받음) 과망간산칼륨을 포함한 여러 망간 화합물의 특성을 얻어 연구했습니다.

획득 방법

이산화망간 MnO₂가 탄산칼륨 및 질산염(K₂CO₃ 및 KNO₃)과 융합되면 물에 용해되어 아름다운 녹색 용액을 형성하는 녹색 합금이 생성됩니다. 이 용액으로부터 망간산칼륨 K₂MnO₄의 진한 녹색 결정이 분리되었다.

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

용액을 공기 중에 방치하면 색이 점차 변하여 녹색에서 진홍색으로 변하고 짙은 갈색 침전물이 형성됩니다. 이것은 수용액에서 망간산염이 이산화망간 MnO₂의 형성과 함께 자발적으로 과망간산 HMnO₄의 염으로 변환된다는 사실에 의해 설명되었습니다.

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

이 경우 하나의 MnO₄ 이온은 다른 두 개의 유사한 이온을 MnO₄ 이온으로 산화시키고 자신은 환원되어 MnO₂를 형성한다.

실험은 다른 구성 요소로 반복되었으며, 파이로루사이트는 산화되었습니다.

이것은 알칼리 KOH가 있는 상태에서 산소로 산화될 수 있습니다.

2MnO₂ + 4KOH + O₂ → 2K₂MnO₄ + 2H₂O

또는 알칼리 존재하의 질산칼륨.

MnO₂ + KOH + KNO₃ = K₂MnO₄ + KNO₂ + H₂O

그러나 어쨌든 망가네이트는 과망간산염을 주었다.

망간산염을 과망간산염으로 전환하는 과정은 가역적입니다. 따라서 과량의 수산화물 이온, 즉 알칼리로 인해 망간산염 용액이 변하지 않을 수 있습니다. 그러나 알칼리 농도가 감소하면 녹색이 빠르게 진홍색으로 변합니다.

과망간산염을 얻는 다른 방법

망간산염 용액에 강한 산화제(예: 염소)가 작용하면 망간산염이 완전히 과망간산염으로 전환됩니다.

2K₂MnO₄ + Cl₂ = 2KMnO₄ + 2KCl

망간 화합물의 화학적 또는 전기화학적 산화가 있을 수 있습니다.

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

망간산 칼륨 K₂MnO₄는 전기 분해될 수 있습니다. 이것은 주요 산업 생산 방법입니다.

K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + H₂ + 2KOH

2H + 2ē → H₂ MnO₄ - ē → MnO₄

복구 산화

산업계에서 과망간산염은 농축된 수산화칼륨 KOH를 Mn 망간 양극으로 전기분해하여 얻습니다. 전기 분해 과정에서 양극 물질은 서서히 용해되어 과망간산염 음이온을 포함하는 보라색 용액을 형성합니다. 수소는 음극에서 방출됩니다.

망간 + 2KOH + 6H₂O → 2KMnO₄ + 7H₂

음극 양극

2H + 2ē → H₂(환원) Mn – 7ē → Mn(산화)

물에 적당히 용해되는 과망간산칼륨은 침전되며 일반적인 과망간산칼륨 대신에 과망간산나트륨(NaMnO₄)을 생산하고 싶을 것입니다. 수산화나트륨은 수산화칼륨보다 더 쉽게 구할 수 있습니다. 그러나 이러한 조건에서는 과망간산 칼륨과 달리 NaMnO₄를 분리하는 것이 불가능하며 물에 완벽하게 용해됩니다 (20 ° C에서 물에 대한 용해도는 물 100g 당 144g입니다).

화학적 특성

화학적 특성상 KMnO₄는 산화수가 +7이므로 강한 산화제이며 과망간산염 명명법에서 이름을 따왔습니다. 요소의 높은 수준에서 접두사가 추가됩니다. 레인접미사 에.

Fe 염(제1철) 측정 분석에 사용되는 Fe를 Fe로 쉽게 변환합니다.

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

변색 및 약간 황색을 띤다.

황산은 황산으로 변합니다.

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

· 염산에서 염소가 방출됩니다.

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

Mn +5ē → Mn 5 2

2CL – 2ē → CL 2 5

(이것은 염소를 얻기 위한 실험실 방법입니다)

ü 염소는 독성 물질이며 이 실험은 흄 후드에서 수행되어야 함을 기억해야 합니다.

과망간산염은 석탄, 설탕(자당) C₁₂H₂₂O₄, 인화성 액체와 화학적으로 혼합되지 않습니다 - 폭발할 수 있습니다.

2KMnO₄ + C → K₂MnO₄ + CO₂ + MnO₂

C-C 결합을 끊지 않고.

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

(알코올) (산)

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

(에틸렌)OH·OH(에틸렌 산화)

KMnO₄가 진한 황산과 반응하면 산화물이 형성된다.

2KMnO₄ + H₂SO₄(농축) → Mn₂O₇ + H₂O + K₂SO₄

ü Mn₂O₇는 기름진 짙은 녹색 액체입니다. 반응은 마른 소금으로 잘 진행됩니다. Mn₂O₇는 유일한 액체 금속 산화물입니다. tpl. = 5.9°, 불안정하고 쉽게 폭발합니다. t = 55° 또는 충격 하에서. 알코올은 접촉하면 발화합니다.

그건 그렇고, 이것은 성냥없이 영혼 램프를 켜는 방법 중 하나입니다. 자기 컵에 KMnO₄ 결정 몇 개를 넣고 H₂SO₄(농축) 1-2방울을 조심스럽게 넣고 유리 막대로 슬러리를 부드럽게 섞는다. 그런 다음 막대기로 영혼 램프의 심지를 만지십시오.

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

KMnO₄는 무기 및 유기 물질 모두에 대한 산화제입니다. 산화제가 반응 중에 수용할 수 있는 전자가 많을수록 더 많은 다른 물질이 산화될 것입니다. 그리고 전자의 수는 예를 들어 산도와 같은 반응 조건에 따라 다릅니다.

KMnO₄의 산성화된 강한 용액은 말 그대로 많은 유기 물질을 태워 CO₂와 H₂O로 만듭니다.

예를 들어, 옥살산의 산화

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

2C – 2ē → 2C 5 산화

Mn + 5ē → Mn 2 감소

§ 이것은 화학자들이 제대로 씻지 못한 유기 잔류물로 심하게 더러워진 실험실 유리 제품을 세척하는 데 사용되며 때로는 창문을 세척할 때도 사용됩니다(조심스럽게).

매질에 따른 산화 특성

산성 환경에 따라 KMnO₄는 다른 제품으로 환원될 수 있습니다.

· 산성 환경

산성 환경에서 - 망간(II) 화합물.

2KMnO₄ + 4K₂SO₃ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5K₂SO₄ + 3H₂O

망간(II) 화합물은 무색이므로 용액은 무색이 됩니다.

· 중립적인 환경

중성 매질 - 최대 망간(IV) 화합물.

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

MnO₂는 침전되면서 용액에 갈색 색조를 줍니다.

· 강알칼리성 환경

강알칼리성 매질 - 최대 망간(VI) 화합물.

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

망간산 칼륨의 에메랄드 그린 용액이 형성됩니다. 이 용액은 고체 알칼리 KOH를 첨가하여 매우 강하지 않은 KMnO₄ 용액 인 알코올 램프의 불꽃에서도 얻을 수 있습니다.

4KMnO₄ + 4KOH → 4K₂MnO₄ + O₂ + 2H₂O

가열시 분해

가열하면 KMnO₄가 분해됩니다. 이것은 종종 실험실에서 산소를 생산하는 데 사용됩니다. 충분한 t \u003d 200 ° C

KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

방출된 산소와 함께 시험관에 도입된 연기가 나는 횃불이 밝은 불꽃과 함께 타오릅니다. 분해 생성물의 고체 물질이 공기 중의 산소 흐름에 들어 가지 않도록 조심스럽게 작업하고 면직물 필터를 구멍에 넣어야합니다.

과망간산 칼륨의 사용

KMnO₄는 과망간산염 이온의 높은 산화력에 다시 사용되어 방부 효과를 제공합니다.

과망간산칼륨의 희석 용액(약 0.1%)은 양치질, 상처 세척 및 화상 치료를 위한 방부제로서 의학에서 가장 널리 사용됩니다. 희석 용액은 일부 중독에서 경구 투여를 위한 구토제로 사용됩니다.

유기 물질과 접촉하면 원자 산소가 방출됩니다. 약물을 복원하는 동안 형성된 산화물은 알부미탄과 같은 단백질과 복잡한 화합물을 형성합니다 (이로 인해 소량의 KMnO₄는 수렴 효과가 있으며 농축 용액에서는 자극, 소작 및 황갈색). 탈취 효과도 있습니다. 화상과 궤양 치료에 효과적입니다.

일부 독극물을 중화하는 KMnO₄의 능력은 미지의 독극물 중독 및 식중독 감염의 경우 위세척용 용액을 사용하는 기초가 됩니다.

(섭취하면 흡수되어 혈액 독성 효과를 나타냄).

특히 KMnO₄는 시안화 수소산 HCN, 인과 함께 중독에 사용될 수 있습니다.

ü HCN은 쓴 아몬드 냄새가 나는 액체로 매우 유독합니다.

2HCN + 2KMnO₄ → N₂ + 2KOH + 2MnCO₃.

§ KOH는 중화됩니다.

§ HCL 위액.

KOH + HCL → KCL + H₂O

그리고 탄산망간은 CO₂와 H₂O 그리고 수용성 염인 MnCl₂로 들어간다.

과망간산염은 다른 분야에서 사용될 수 있습니다.

1888년 러시아 과학자 Egor Egorovich Wagner는 알칼리성 매질에서 이들 화합물에 대한 1% KMnO₄ 용액의 작용에 의해 에틸렌 결합을 포함하는 유기 화합물의 산화 반응(Wagner 반응)을 발견했습니다.

이 방법을 사용하여 그는 여러 테르펜의 불포화 특성을 증명했습니다(그는 러시아 소나무 테레빈유의 주성분인 피넨의 구조를 확립했습니다).

알칼리성 용액의 KMnO₄는 약한 산화제입니다. 예를 들어 이 용액에 에틸렌 C₂H₄를 통과시키면 에틸렌이 에탄1,2디올이나 에틸렌글리콜로 산화되면서 과망간산칼륨의 색이 사라진다.

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

MnO₂ 이산화물의 갈색 현탁액도 형성됩니다. KMnO₄의 차가운 묽은 용액의 변색은 C=C 탄소-탄소 다중 결합의 존재에 대한 정성적 반응인데, 이는 매우 적은 수의 유기 화합물이 이러한 방식으로 산화되기 때문입니다.

KMnO₄의 알칼리성 용액은 지방 및 기타 유기 물질로부터 실험실 유리 제품을 잘 세척합니다.

솔루션 - 3g / l의 농도는 토닝 사진에 널리 사용됩니다.

산성 용액의 과망간산염은 적정 분석에 널리 사용되는 강력한 산화제이며 보라색(MnO₄ 이온)에서 옅은 분홍색(Mn 이온)으로의 급격한 전환으로 인해 지표를 사용할 수 없습니다. MnO₄ 이온은 H₂S, 황화물, 이온화물, 브롬화물, 염화물, 아질산염, 과산화수소를 산화시킵니다.

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

프랑스 화학자이자 물리학자인 Gay-Lussac Joseph Louis는 체적 분석 방법을 화학에 도입했습니다. 1787년에 C. Berthollet은 permanganatormia를 포함한 산화환원 적정 방법을 설명했습니다. 이 방법을 사용하여 옥살산, 포름산 황화수소, 과산화수소, 염(II)의 철을 정량화할 수 있습니다. 망간 염(ІІ)의 망간, 적정 용액이 무색이면 이 방법에 지시약이 필요하지 않으므로 적정 중에 KMnO₄ 용액이 무색이 되어야 하며 반응이 완료되면 KMnO₄ 용액의 각 초과 방울이 착색됩니다. 적정 용액은 분홍색입니다.

불꽃 기술에서는 산화제로 사용되지만 사용 중에 착색 물질이 방출되기 때문에 드물게 사용됩니다.

오용에 대한 도움말

종종 치과에서 잇몸 치료를 위해 이상한 절차로 보였습니다. 잇몸에 과망간산 칼륨 용액을 바르고 과산화수소를 바릅니다. 방출된 산소 O₂가 주요 치료제가 되므로 절차를 "산소 목욕"이라고 합니다.

다른 목적을 위해 다른 농도가 사용됩니다.