Textul lucrării este postat fără imagini și formule.
Versiunea completă a lucrării este disponibilă în fila „Fișiere de lucru” în format PDF

Cuprins

Introducere 3

Partea teoretică 5

Istoricul indicatorilor de deschidere 5

Clasificarea indicatorilor școlari și metodele de utilizare a acestora 6

Valoarea pH-ului 6

Partea experimentală 8

Ancheta sociologică 8

Pregătirea unui indicator din material natural 9

Studiu de laborator „Măsurarea nivelului pH-ului în demachiante”……………………………………………………………………………………………10

Concluzia 14

Lista surselor utilizate 15

Introducere

În lumea modernă este aproape imposibil să faci fără cosmetice. Săpunuri, șampoane, scrub-uri, loțiuni, tonice, creme... Ne este greu să ne imaginăm viața fără asta. Cosmeticele ne-au însoțit viața încă de la naștere. Pe rafturile magazinelor există o mulțime de produse de la diferiți producători: „UNILEVER”, „Beiersdorf”, „Oriflame”, etc. Producătorii - atât interni, cât și străini - luptă între ei pentru a oferi produse noi, lăudându-le proprietățile minunate. Cosmeticele pot fi folosite de la o vârstă fragedă (de exemplu, „Jonson’s Baby”, „Bubchen” sunt destinate copiilor). Scopul principal al cosmeticelor moderne este de a oferi oamenilor posibilitatea de a rămâne frumoși toată viața. În fiecare dimineață ne spălăm. cu produse cosmetice speciale, în timp ce bunicile noastre s-au spălat cu apă de izvor. Altfel, este imposibil: trăim în condiții de mediu complet diferite. Apa nu va dizolva transpirația și secrețiile de grăsime ale pielii, amestecate cu praful și evacuarea orașului. Mai mult, robinetul nostru apa conține înălbitor Și săpunul obișnuit, care este alcalin, va usca pielea. Este necesar să folosiți produse speciale de spălat care conțin substanțe mai moi în comparație cu săpunul și, pe lângă curățare, îngrijirea pielii, ținând cont de tipul acesteia.

Dacă cumpărați haine sau pantofi nepotriviți, le puteți returna cu ușurință înapoi la magazin. Din păcate, acest lucru nu este posibil cu produsele cosmetice. Pentru a evita să fii supărat până la lacrimi din cauza unui produs nereușit, trebuie să alegi produsele cosmetice cu mai multă atenție. Unul dintre liniile directoare importante atunci când alegeți un produs cosmetic este valoarea pH-ului.

După ce am învățat să determinăm pH-ul, vom putea face produse cosmetice acasă folosind numai ingrediente naturale ecologice. Pentru a determina pH-ul, sunt necesari indicatori speciali sau benzi de testare. 0000000 Ţintă: realizarea unui indicator acasă; determinarea calității diferitelor demachiante folosind un indicator.

Obiectivele cercetării:

Efectuați o analiză a literaturii științifice pe această temă;

Aflați istoricul apariției indicatorilor;

Explorează modalități de formare a indicatorilor;

Pregătiți indicatori din materiale naturale acasă;

Efectuați analiza produselor cosmetice, faceți înregistrări video ale cercetării

Ipoteză: Să presupunem că indicatorii pot fi pregătiți acasă.

Obiectul de studiu: indicatori

Subiect de studiu: alcătuirea indicatorilor

Metode: analiza literaturii stiintifice, observatie, experiment de laborator, experienta, chestionare, analiza rezultatelor obtinute.

Partea teoretică

Istoria descoperirii indicatorului

Indicatori- înseamnă „indicatoare”. Acestea sunt substanțe care își schimbă culoarea în funcție de faptul că se află într-un mediu acid, alcalin sau neutru. Cei mai comuni indicatori sunt turnesol, fenolftaleina și metil portocala.

A apărut primul indicator acido-bazic, turnesolul. Turnesol este o infuzie apoasă de lichen de turnesol care crește pe stânci în Scoția.

Indicatorii au fost descoperiți pentru prima dată în secolul al XVII-lea de către fizicianul și chimistul englez Robert Boyle. Boyle a efectuat diverse experimente. Într-o zi, când făcea un alt studiu, a intrat un grădinar. A adus violete. Boyle iubea florile, dar trebuia să facă un experiment. Boyle a lăsat florile pe masă. Când omul de știință și-a terminat experimentul, s-a uitat accidental la flori, fumau. Pentru a salva florile, le-a pus într-un pahar cu apă. Și – ce minuni – violetele, petalele lor violet închis, s-au înroșit. Boyle a devenit interesat și a efectuat experimente cu soluții, adăugând de fiecare dată violete și observând ce s-a întâmplat cu florile. În unele pahare, florile au început imediat să devină roșii. Omul de știință și-a dat seama că culoarea violetelor depinde de ce soluție se află în sticlă și de ce substanțe sunt conținute în soluție. Cele mai bune rezultate au fost obținute din experimente cu lichen de turnesol. Boyle a înmuiat benzi obișnuite de hârtie într-o infuzie de lichen de turnesol. Am așteptat până s-au înmuiat în infuzie, apoi le-am uscat. Robert Boyle a numit aceste bucăți complicate de hârtie indicatoare, care traduse din latină înseamnă „indicator”, deoarece indică mediul soluției. Indicatorii au fost cei care l-au ajutat pe om de știință să descopere un nou acid - acidul fosforic, pe care l-a obținut prin arderea fosforului și dizolvarea produsului alb rezultat în apă.

Dacă nu există indicatori chimici reali, puteți folosi cu succes flori de casă, sălbatice și de grădină și chiar sucul multor fructe de pădure - cireșe, aronia, coacăze - pentru a determina aciditatea mediului. Florile de muscata roz, purpurie sau rosu, bujorul sau petalele de mazare colorate vor deveni albastre atunci cand sunt puse intr-o solutie alcalina. Sucul de cireșe și coacăze va deveni și el albastru într-un mediu alcalin. Dimpotrivă, în acid aceiași „reactivi” vor căpăta o culoare roz-roșu.

Indicatorii acido-bazici din plante sunt aici substanțe colorante - antociani.Este antociani care dau diverse nuanțe de roz, roșu, albastru și violet multor flori și fructe.

Colorantul de sfeclă betaină sau betanidina devine decolorat într-un mediu alcalin și devine roșu într-un mediu acid. De aceea borșul cu varză murată are o culoare atât de apetisantă.

Clasificarea indicatorilor școlari și metodele de utilizare a acestora.

Indicatorii au clasificări diferite . Unii dintre cei mai des întâlniți sunt indicatorii acido-bazici, care își schimbă culoarea în funcție de aciditatea soluției.În ziua de azi se cunosc câteva sute de indicatori acido-bazici sintetizați artificial, unii dintre ei putând fi găsiți într-un laborator de chimie școlar.

Fenolftaleină (vândut într-o farmacie sub numele „purgen”) - alb sau alb cu o nuanță ușor gălbuie, pulbere fin cristalină. Solubil în alcool 95%, practic insolubil în apă. Fenolftaleina incoloră este incoloră în medii acide și neutre, dar devine purpurie într-un mediu alcalin. Prin urmare, fenolftaleina este utilizată pentru a determina mediul alcalin.

Portocala de metil - pulbere cristalină portocalie. Moderat solubil în apă, ușor solubil în apă fierbinte, practic insolubil în solvenți organici. Culoarea soluției se schimbă de la roșu la galben.

Lakmoid (tornesol) - pudra neagra. Solubil în apă, alcool 95%, acetonă, acid acetic glacial. Culoarea soluției se schimbă de la roșu la albastru.

Indicatorii sunt utilizați de obicei prin adăugarea de câteva picături dintr-o soluție apoasă sau alcoolică, sau puțină pulbere, la soluția testată.

O altă metodă de aplicare este utilizarea fâșiilor de hârtie înmuiate într-o soluție indicator sau amestec indicator și uscate la temperatura camerei. Astfel de benzi sunt produse într-o mare varietate de opțiuni - cu sau fără o scară de culori aplicată acestora - un standard de culoare.

Valoarea pH-ului

Indicatorul universal de hârtie are o scară pentru determinarea mediului (pH).

Indicele de hidrogen, pH - o valoare care caracterizează concentrația ionilor de hidrogen în soluții. Acest concept a fost introdus în 1909 de chimistul danez Sørensen. Indicatorul se numește pH, după primele litere ale cuvintelor latine potentia hydrogeni- puterea hidrogenului, sau pondus hydrogenii- greutatea hidrogenului. Soluțiile apoase pot avea o valoare a pH-ului în intervalul 0-14. În apă pură și soluții neutre pH=7, în soluții acide pH7. Valorile pH-ului sunt măsurate folosind indicatori acido-bazici.

Tabelul 1. - Culoarea indicatorului în diverse medii.

• IPOTEZA PROIECTULUI

Familiarizați-vă cu literatura de informare, efectuați o analiză, trageți concluzii

• Familiarizați-vă cu literatura de informare, efectuați o analiză, trageți concluzii
• Efectuați studii practice asupra influenței condițiilor de reacție asupra proprietăților oxidativ-reducătoare ale substanțelor
• Aflați semnificația uneia dintre aceste substanțe în viața de zi cu zi din punctul de vedere al ODD

• Scop: IDENTIFICAREA UNEI SUBSTANȚE CARE Își POATE SCHIMBA CULOAREA ÎN funcție de situație, studierea proprietăților și aplicațiilor acesteia

PROGRESUL CERCETĂRII

• AM GĂSIT SURSE DE INFORMAȚII ȘI AM ÎNVĂȚAT CE SUBSTANȚE POT SCHIMBA CULOAREA
• ANALIZAT:
• MOTIVE PENTRU SCHIMBAREA CULORII
• IN TIMPUL EXPERIMENTULUI S-A DETERMINAT INFLUENTA MEDIULUI ASUPRA CULORII KMnO4
• AM AFLAT IMPORTANȚA PERMANGANATULUI DE POTASIU ÎN VIAȚA DE ZI COTISTE ȘI EFECTUL SĂU ASUPRA PLANTELOR.

REZULTATE CERCETĂRI

• Cameleonii chimici sunt o serie de substanțe care își pot schimba culoarea în timpul reacțiilor chimice.

• Acestea includ atât substanțe organice, cât și anorganice.

• Motivele pentru culoarea substanțelor depind de o serie de factori

• Molecula este vopsită

• electroni liberi

• număr impar de electroni dintr-o moleculă

• rezistența legăturii chimice

• legătura chimică în curs de dezvoltare

• culoarea moleculei
• depinde de structura

Ce reacții schimbă culoarea substanțelor?

• Substanțele în sine nu își schimbă culoarea.
• O schimbare de culoare este un semn al unei reacții chimice,
• mai des ODD

• Permanganat de potasiu (lat. Kalii permanganas)
• - sare de potasiu a acidului permanganic

• Descoperitorul a fost chimistul și farmacistul suedez Karl-Wilhelm Scheele.
• „magnezia neagră” topită - piroluzitul mineral (dioxid de mangan natural), cu potasiu - carbonat de potasiu și nitrat - azotat de potasiu. Aceasta a produs permanganat de potasiu, nitrit de potasiu și dioxid de carbon:
• 2MnO2 + 3KNO3 + K2CO3 = 2KMnO4 + 3KNO2 + CO2

• MARGANSOVKA
• (KMnO4).

PROPRIETATI ALE PERMANGANAT DE POTASIU

• Cristale violet închis.
• Nu formează hidrați cristalini.
• Solubilitatea în apă este moderată.
• Hidroliza
• Se descompune încet în soluție.
• Soluțiile sunt colorate

STUDIU PRACTIC

• OXIDANT
• în soluţie şi în timpul sinterizării.

• MANganezul este

• SE DESCOMPUNE

• EXPLOZIV

• DĂ O REACȚIE ALCALINĂ MEDIULUI

• schimbări
• colorare
• KМnO4

• Colorare
• depinde
• de miercuri
• soluţie

• neutru

• alcalin

• acru

• culoarea maro

• Culoarea verde

• incolor

• mediu soluție

• culoare permanganat

• Influenţa reacţiei mediului asupra
• proces redox

• Permanganatul de potasiu formează diferiți produși de reducere în diferite reacții de mediu

APLICARE

• KMnO4 este folosit ca agent oxidant

MANGAN în viața de zi cu zi

• antioxidant

• APLICARE

• FOLOSIND MANGANUL ÎN ZI DE ZI, REALIZĂM OVR!

• OVR - PROCES

• antiseptic

• are efect emetic

• „cauterizarea” și „uscarea” pielii și mucoaselor

• acțiune astringentă

ATENȚIE CÂND LUCRAȚI CU MANgan

• arsuri chimice
• otrăvire
• Permanganat de potasiu solid și puternic
• soluțiile pot fi periculoase.
• Prin urmare, ar trebui să fie depozitat în locuri inaccesibile copiilor și manipulat cu grijă.

• Timp de o săptămână, solul și planta bolnavă au fost udate cu o soluție slabă. Stratul alb de pe pământ a dispărut, dăunătorii au murit. Permanganatul de potasiu are proprietăți dezinfectante și antiseptice

• Când sunt udate o dată la două săptămâni cu o soluție slabă, aspectul plantelor s-a îmbunătățit. Permanganatul de potasiu conține elemente care favorizează creșterea plantelor - mangan și potasiu.

• Udând constant plantele cu o soluție slabă, au constatat că plantele din soluri alcaline au reacționat pozitiv, în timp ce cele din soluri acide au reacționat negativ. Soluția de permanganat de potasiu are un mediu alcalin

• Tratamentul cu o soluție concentrată provoacă arsuri și chiar moartea plantei.

rezultate

• IPOTEZA PROIECTULUI

• substanțele „Cameleonii” există

• CONCLUZIE:
• SUBSTANȚELE Își SCHIMBA CULOAREA
• NU POTI.
• IPOTEZA NU ESTE CONFIRMATA

•  1C Tutor. Chimie. CD – disc.
•  Marea enciclopedie. Chiril și Metodiu, 2005 CD.
• Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A. Începutul chimiei. Curs modern pentru solicitanții la universități.
• În 2 volume - M. 1997. BDE Biologie, M. Bustard, 2004
•  Ecologie. Enciclopedie educațională, M. „Bustard”
•  Stepin B.D., Alikberova L.Yu. O carte despre chimie pentru citit acasă. – M., Chimie, 1994.
•  Shulpin G.B. Aceasta este o chimie fascinantă. – M.; Chimie, 1984.

• SURSE DE INFORMAȚII

• portocaliu negru-verde închis
• violet negru-gri

• Se știe că legăturile duble și simple se pot schimba relativ ușor între ele. Dar fiecare legătură interatomică este o pereche de electroni împărtășiți de atomii pe care îi leagă. Deci, se pare că în secțiunea de conjugare, electronii de legătură se pot mișca destul de liber într-o astfel de secțiune. O astfel de libertate implică consecințe optice importante.

• Un alt fapt interesant: compușii cu un număr impar de electroni în moleculă sunt mai des colorați decât compușii cu un număr par de electroni. Să presupunem că radicalul C(C6H5)3 este de culoare maro-violet intens, în timp ce C(C6H5)4 este incolor. Dioxidul de azot NO2 cu un număr impar de electroni în moleculă este maro-maroniu, iar când se dimerizează, se obține compusul incolor N2O4 (dublarea numărului de electroni devine par). Motivul aici este că, în sistemele cu un număr impar de electroni, unul dintre ei este nepereche și este capabil să se miște relativ liber în întreaga moleculă. Și, după cum am menționat mai devreme, acest lucru poate provoca pete.

• un compus compus din părți constitutive aproape incolore,
• se dovedește a fi colorat. Astfel, ionul Fe3+ este incolor, ionul Fe(CN)64 - care face parte din sarea galbenă a sângelui, este ușor galben. Dar Fe43, obținut prin contopirea soluțiilor care conțin acești ioni, are o culoare albastru intens.
• Motivul apariției culorii trebuie căutat în faptul că aici se formează un compus cu legături chimice mai puternice (nu cu ionic, ci cu covalent); gradul de împărțire reciprocă a electronilor devine atât de semnificativ încât există o schimbare puternică a maximului de absorbție către regiunea vizibilă a spectrului și o creștere a intensității absorbției.

• Solvații de iod din apă sunt de culoare maro-roșu, iar în tetraclorura de carbon sunt violet

• silicagelul impregnat cu clorura de cobalt este colorat cu albastru in aer uscat si roz in aer umed. Și ideea este că, cu exces de umiditate, moleculele de clorură de cobalt albastru CoCl2 formează un compus complex cu molecule de apă - hidratul cristalin CoCl2 6H2O, care are o culoare roz închis.

• Se reduce la compuși de mangan cu diferite grade de oxidare.
• într-un mediu acid: 2KMnO4+ 5K2SO3 + 3H2SO4 =
• 6K2SO4+ 2MnSO4+ 3H2O
• în mediu neutru: 2 KMnO4+ 3K2SO3 + H2O = 3K2SO4 + 2 MnO2+2KOH
• într-un mediu alcalin: 2 KMnO4+ K2SO3 + KOH=
• K2SO4 + 2 K2MnO4+ H2O,
• KMnO4 + K2SO3 + KOH =K2SO4 + K2MnO4 + H2O (la rece)

• SE DESCOMPUNE cu eliberare de oxigen
• 2KMnO4 →(t) K2MnO4 + MnO2+ O2

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

• Reacționează cu agenți reducători tipici
• (etanol, hidrogen etc.).

• Este necesar să adăugați o soluție de KMnO4 în apa pregătită pentru scăldat, dar în niciun caz nu trebuie să adăugați cristale de permanganat de potasiu - altfel este posibilă o arsură chimică.

• În caz de otrăvire cu o soluție concentrată a acestei substanțe, apare o arsură în gură, esofag și stomac (clătiți stomacul cu apă caldă cu adaos de cărbune activat)
• De asemenea, puteți folosi o soluție care conține o jumătate de pahar dintr-o soluție slabă de peroxid de hidrogen și un pahar de oțet de masă în doi litri de apă. În acest caz, ionii de permanganat se transformă în cationi de mangan (II) mai puțin periculoși:
• 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH =
• 2Mn(CH3COO)2 + 5O2 + 2CH3COOK + 8H2O

• SFATURI UTILE

Panteleev Pavel Alexandrovici

Lucrarea oferă explicații pentru apariția culorii în diverși compuși și, de asemenea, examinează proprietățile substanțelor cameleonice.

Descarca:

Previzualizare:

Chimia culorii. Substanțe cameleonice

Sectiunea: stiintele naturii

Completat de: Panteleev Pavel Nikolaevici,

Elevul 11 ​​clasa „A”.

Școala Gimnazială Nr 1148

lor. F. M. Dostoievski

Profesor: Karmatskaya Lyubov Aleksandrovna

1. Introducere. Pagina 2

2. Natura culorii:

2.1. substanțe organice; Pagina 3

2.2. substante anorganice. Pagina 4

3. Impactul mediului asupra culorii. Pagina 5

4. Substanțe cameleonice. Pagina 7

5. Partea experimentală:

5.1. Trecerea cromatului la dicromat și invers; Pagina 8

5.2. Proprietăți oxidante ale sărurilor de crom (VI); Pagina 9

5.3. Oxidarea etanolului cu un amestec de crom. Pagina 10

6. Fotocromismul. Pagina 10

7. Concluzii. Pagina 13

8.Lista surselor utilizate. Pagina 14

1. Introducere.

La prima vedere, poate părea dificil de explicat natura culorii. De ce substanțele au culori diferite? Cum ia naștere culoarea?

Interesant este că în adâncurile oceanului trăiesc creaturi în ale căror corpuri curge sânge albastru. Unul dintre acești reprezentanți este holoturienii. Mai mult, sângele peștilor prinși în mare este roșu, ca și sângele multor alte creaturi mari.

Ce determină culoarea diferitelor substanțe?

În primul rând, culoarea depinde nu numai de modul în care este colorată substanța, ci și de modul în care este iluminată. La urma urmei, în întuneric totul pare negru. Culoarea este determinată și de structurile chimice care predomină în substanță: de exemplu, culoarea frunzelor plantelor nu este doar verde, ci și albastru, violet etc. Acest lucru se explică prin faptul că, în astfel de plante, pe lângă clorofilă , care dă culoarea verde, predomină alți compuși.

Sângele albastru din castraveții de mare se explică prin faptul că pigmentul lor, care oferă culoarea sângelui, conține vanadiu în loc de fier. Compușii săi sunt cei care dau culoarea albastră lichidului conținut în holoturii. În adâncurile în care trăiesc, conținutul de oxigen din apă este foarte scăzut și trebuie să se adapteze acestor condiții, astfel încât în ​​organism au apărut compuși complet diferiți de cei ai locuitorilor mediului aerian.

Dar nu am răspuns încă la întrebările puse mai sus. În această lucrare vom încerca să le oferim răspunsuri complete, detaliate. Pentru a face acest lucru, ar trebui efectuate o serie de studii.

Scopul acestei lucrări va fi acela de a explica apariția culorii în diverși compuși, precum și de a explora proprietățile substanțelor cameleonice.

Sarcinile sunt stabilite în conformitate cu scopul

În general, culoarea este rezultatul interacțiunii luminii cu moleculele unei substanțe. Acest rezultat este explicat prin mai multe procese:
* interacțiunea vibrațiilor magnetice ale unui fascicul de lumină cu moleculele de materie;

* absorbția selectivă a anumitor unde luminoase de către molecule cu structuri diferite;

* expunerea la razele reflectate sau trecute printr-o substanță pe retina ochiului sau pe un dispozitiv optic.

Baza pentru explicarea culorii este starea electronilor din moleculă: mobilitatea lor, capacitatea lor de a se muta de la un nivel de energie la altul, de a se muta de la un atom la altul.

Culoarea este asociată cu mobilitatea electronilor dintr-o moleculă a unei substanțe și cu posibilitatea ca electronii să se deplaseze la niveluri încă libere atunci când absorb energia unui cuantum de lumină (particulă elementară de radiație luminoasă).

Culoarea apare ca urmare a interacțiunii cuantelor de lumină cu electronii din moleculele unei substanțe. Cu toate acestea, datorită faptului că starea electronilor în atomii de metale și nemetale, compușii organici și anorganici este diferită, mecanismul de apariție a culorii în substanțe este, de asemenea, diferit.

2.1 Culoarea compușilor organici.

În substanțe organiceAvând culoare (și nu toate au această proprietate), moleculele sunt similare ca structură: sunt, de regulă, mari, formate din zeci de atomi. Pentru apariția culorii în acest caz, nu electronii atomilor individuali contează, ci starea sistemului de electroni a întregii molecule.

Lumina obișnuită a soarelui este un flux de unde electromagnetice. O undă luminoasă se caracterizează prin lungimea sa - distanța dintre vârfurile adiacente sau două jgheaburi adiacente. Se măsoară în nanometri (nm). Cu cât unda este mai scurtă, cu atât energia este mai mare și invers.

Culoarea unei substanțe depinde de undele (razele) de lumină vizibilă pe care le absoarbe. Dacă lumina soarelui nu este absorbită deloc de o substanță, ci este reflectată și împrăștiată, substanța va apărea albă (incoloră). Dacă o substanță absoarbe toate razele, atunci ea pare neagră.

Procesul de absorbție sau reflectare a anumitor raze de lumină este asociat cu caracteristicile structurale ale moleculei unei substanțe. Absorbția fluxului luminos este întotdeauna asociată cu transferul de energie către electronii moleculei substanței. Dacă o moleculă conține s electroni (formând un nor sferic), apoi pentru a le excita și a le transfera la un alt nivel de energie necesită multă energie. Prin urmare, compușii care au electroni s par întotdeauna incolori. În același timp, electronii p (formând un nor în formă de opt) sunt ușor de excitat, deoarece legătura pe care o fac este mai puțin puternică. Astfel de electroni se găsesc în moleculele care au duble legături conjugate. Cu cât lanțul de conjugare este mai lung, cu atât mai mulți electroni p și mai puțină energie este necesară pentru a le excita. Dacă energia undelor de lumină vizibilă (lungimi de undă de la 400 la 760 nm) este suficientă pentru a excita electronii, apare culoarea pe care o vedem. Razele cheltuite pentru excitarea moleculei vor fi absorbite de aceasta, iar cele neabsorbite vor fi percepute de noi ca culoarea substanței.

2.2 Culoarea substanțelor anorganice.

În substanțe anorganiceculoarea se datorează tranzițiilor electronice și transferului de sarcină de la un atom al unui element la un atom al altuia. Învelișul exterior de electroni a elementului joacă aici un rol decisiv.

Ca și în substanțele organice, apariția culorii aici este asociată cu absorbția și reflectarea luminii.

În general, culoarea unei substanțe este suma undelor reflectate (sau a celor care trec prin substanță fără întârziere). În acest caz, culoarea unei substanțe înseamnă că anumite cuante sunt absorbite de ea din întreaga gamă de lungimi de undă ale luminii vizibile. În moleculele de substanțe colorate, nivelurile de energie ale electronilor sunt situate aproape unele de altele. De exemplu, substanțele: hidrogen, fluor, azot – ni se par incolore. Acest lucru se datorează faptului că cuantele de lumină vizibilă nu sunt absorbite de ele, deoarece nu pot transfera electroni la un nivel superior. Adică, razele ultraviolete trec prin aceste substanțe, care nu sunt percepute de ochiul uman, prin urmare substanțele în sine nu au culoare pentru noi. În substanțele colorate, de exemplu, clor, brom, iod, nivelurile electronice sunt situate mai aproape unele de altele, astfel încât cuantele de lumină din ele sunt capabile să transfere electroni dintr-o stare în alta.

Experienţă. Efectul ionului metalic asupra culorii compușilor.

Instrumente și reactivi: patru eprubete, apă, săruri de fier (II), cobalt (II), nichel (II), cupru (II).

Efectuarea experimentului. Se toarnă 20-30 ml apă în eprubete, se adaugă 0,2 g de săruri de fier, cobalt, nichel și cupru și se amestecă până se dizolvă. Culoarea soluției de fier a devenit galbenă, cobalt - roz, nichel - verde și cupru - albastru.

Concluzie: După cum se știe din chimie, structura acestor compuși este aceeași, dar au un număr diferit de electroni d: fier - 6, cobalt - 7, nichel - 8, cupru - 9. Acest număr afectează culoarea compușii. De aceea este vizibilă diferența de culoare.

3. Impactul mediului asupra culorii.

Ionii din soluție sunt înconjurați de o înveliș de solvent. Se numește un strat de astfel de molecule imediat adiacent unui ionînveliș de solvație.

În soluții, ionii se pot afecta nu numai unul pe altul, ci și moleculele de solvent care îi înconjoară, iar acestea, la rândul lor, afectează ionii. Când este dizolvată și ca rezultat al solvației, culoarea apare într-un ion anterior incolor. Înlocuirea apei cu amoniac adâncește culoarea. Moleculele de amoniac sunt mai ușor deformate și intensitatea culorii crește.

Acum Să comparăm intensitatea culorii compușilor de cupru.

Experimentul nr. 3.1. Comparația intensității culorii compușilor de cupru.

Instrumente și reactivi: patru eprubete, soluție de CuSO 1%. 4, apă, HCl, soluție de amoniac NH 3, Soluție 10% de hexacianoferat de potasiu (II).

Efectuarea experimentului. Puneți 4 ml de CuSO într-o eprubetă 4 și 30 ml H2 O, în celelalte două - 3 ml CuSO 4 și 40 ml H2 O. Se adaugă 15 ml de HCl concentrat în prima eprubetă - apare o culoare galben-verde, la a doua - 5 ml soluție de amoniac 25% - apare o culoare albastră, la a treia - 2 ml soluție 10% de hexacianoferrat(II) de potasiu – vedem o culoare rosie.sediment maro. Adăugați soluție de CuSO la ultima eprubetă 4 și lăsați-l la control.

2+ + 4Cl - ⇌ 2- + 6H2O

2+ + 4NH 3 ⇌ 2+ + 6H 2 O

2 2 + 4- ⇌ Cu 2 + 12 H 2 O

Concluzie: La reducerea cantității de reactiv (substanță implicată într-o reacție chimică), necesar pentru formarea compusului, intensitatea culorii crește. Când se formează noi compuși de cupru, au loc transferul de sarcină și schimbarea culorii.

4. Substanțe cameleonice.

Conceptul de „cameleon” este cunoscut în primul rând ca un termen biologic, zoologico reptilă care are capacitatea de a-și schimba culoarea pielii la iritare, o schimbare a culorii mediului etc.

Cu toate acestea, „cameleonii” pot fi întâlniți și în chimie. Deci care este legătura?

Să trecem la conceptul chimic:
Substanțele cameleonice sunt substanțe care își schimbă culoarea în reacții chimice și indică schimbări în mediul studiat. Să evidențiem lucrul general - schimbarea culorii (culoare). Acesta este ceea ce leagă aceste concepte. Substanțele cameleonice sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri. Vechile manuale de analiză chimică recomandă utilizarea unei „soluții cameleon” pentru a determina conținutul de sulfit de sodiu al sulfitului de sodiu în probe de compoziție necunoscută. 2 SO 3 , peroxid de hidrogen H 2 O 2 sau acid oxalic H 2C2O4 . „Soluția cameleonului” este o soluție de permanganat de potasiu KMnO 4 , care în timpul reacțiilor chimice, în funcție de mediu, își schimbă culoarea în diferite moduri. De exemplu, într-un mediu acid, o soluție violet strălucitor de permanganat de potasiu se decolorează datorită faptului că din ionul de permanganat MnO 4 - se formează un cation, adicăion încărcat pozitiv Mn 2+ ; într-un mediu puternic alcalin din MnO violet strălucitor 4 - produce ion manganat verde MnO 4 2- . Și într-un mediu neutru, ușor acid sau ușor alcalin, produsul final al reacției va fi un precipitat insolubil maro-negru de dioxid de mangan MnO 2 .

Adăugăm că, datorită proprietăților sale oxidante,acestea. capacitatea de a dona electroni sau de a-i lua de la atomii altor elemente,și modificări vizuale de culoare în reacțiile chimice, permanganatul de potasiu și-a găsit o largă aplicație în analiza chimică.

Aceasta înseamnă că, în acest caz, „soluția cameleonică” (permanganat de potasiu) este utilizată ca indicator, adică.o substanță care indică prezența unei reacții chimice sau a unei modificări care a avut loc în mediul de testare.
Există și alte substanțe numite „cameleoni”. Vom lua în considerare substanțele care conțin elementul crom Cr.

Cromat de potasiu - compus anorganic, sare de metalpotasiu Și acid cromic cu formula K2CrO4 , cristale galbene, solubile în apă.

Bicromat de potasiu (bicromat de potasiu, crom de potasiu) - K 2Cr2O7 . Compus anorganic, cristale portocalii, solubil în apă. Foarte toxic.

5. Partea experimentală.

Experimentul nr. 5.1. Trecerea cromatului la dicromat și înapoi.

Instrumente și reactivi: soluție K de cromat de potasiu 2 CrO 4 , soluție de bicromat de potasiu K 2Cr2O7 , acid sulfuric, hidroxid de sodiu.

Efectuarea experimentului. Adăugăm acid sulfuric într-o soluție de cromat de potasiu; ca urmare, culoarea soluției se schimbă de la galben la portocaliu.

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

Adaug alcalii la soluția de dicromat de potasiu, ca urmare culoarea soluției se schimbă de la portocaliu la galben.

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

Concluzie: Într-un mediu acid, cromații sunt instabili, ionul galben se transformă într-un ion de Cr 2 O 7 2- portocaliu, iar într-un mediu alcalin reacția se desfășoară în direcția opusă:
2 Cr 2 O 4 2- + 2H + mediu acid - mediu alcalin Cr 2 O 7 2- + H 2 O.

Proprietățile oxidante ale sărurilor de crom (VI).

Instrumente și reactivi: soluție de dicromat de potasiu K 2Cr2O7 , soluție de sulfit de sodiu Na 2 SO 3 , acid sulfuric H 2SO4.

Efectuarea experimentului. La soluția K 2Cr2O7 acidulat cu acid sulfuric, se adaugă soluție de Na 2 SO 3. Observăm o schimbare de culoare: soluția portocalie a devenit verde-albastru.

Concluzie: Într-un mediu acid, cromul este redus de sulfit de sodiu de la crom (VI) la crom (III): K 2 Cr 2 O 7 + 3Na 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3Na 2 SO 4 + 4H 2 O.

Experimentul nr. 5.4. Oxidarea etanolului cu un amestec de crom.

Instrumente și reactivi: soluție 5% de dicromat de potasiu K 2Cr2O7 , soluție de acid sulfuric 20% H 2 SO 4 , alcool etilic (etanol).

Efectuarea experimentului: La 2 ml dintr-o soluție 5% de dicromat de potasiu se adaugă 1 ml dintr-o soluție 20% de acid sulfuric și 0,5 ml de etanol. Observăm o întunecare puternică a soluției. Se diluează soluția cu apă pentru a-i vedea mai bine nuanța. Obținem o soluție galben-verde.
LA 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
Concluzie: Într-un mediu acid, alcoolul etilic este oxidat de dicromat de potasiu. Aceasta produce o aldehidă. Acest experiment arată interacțiunea cameleonilor chimici cu substanțele organice.

Experimentul 5.4. ilustrează clar principiul prin care indicatorii funcționează pentru a detecta alcoolul în organism. Principiul se bazează pe oxidarea enzimatică specifică a etanolului, însoțită de formarea peroxidului de hidrogen (H 2 O 2 ), provocând formarea unui cromogen colorat,acestea. o substanță organică care conține o grupare cromofor (o grupă chimică constând din atomi de carbon, oxigen și azot).

Astfel, acești indicatori vizual (pe o scară de culori) arată conținutul de alcool din saliva unei persoane. Sunt utilizate în instituțiile medicale la stabilirea faptelor de consum de alcool și intoxicație cu alcool. Domeniul de aplicare al indicatorilor este orice situație în care este necesară stabilirea faptului consumului de alcool: efectuarea controalelor înainte de călătorie ale șoferilor de vehicule, identificarea șoferilor beți pe drumuri de către poliția rutieră, utilizarea pentru diagnosticarea de urgență, ca mijloc de auto- control, etc.

6. Fotocromismul.

Să facem cunoștință cu un fenomen interesant, în care are loc și o schimbare a culorii substanțelor, fotocromism.

Astăzi, este puțin probabil ca ochelarii cu lentile cameleon să surprindă pe cineva. Dar istoria descoperirii unor substanțe neobișnuite care își schimbă culoarea în funcție de lumină este foarte interesantă. În 1881, chimistul englez Phipson a primit o scrisoare de la prietenul său Thomas Griffith în care își descrie observațiile neobișnuite. Griffith a scris că ușa din față a oficiului poștal, situată vizavi de ferestrele sale, își schimbă culoarea pe parcursul zilei - se întunecă atunci când soarele este la zenit și se luminează la amurg. Curios de mesaj, Phipson a examinat litoponul, vopseaua folosită pentru a picta ușa oficiului poștal. Observația prietenului său a fost confirmată. Phipson nu a putut explica cauza fenomenului. Cu toate acestea, mulți cercetători au devenit serios interesați de reacția reversibilă a culorii. Și la începutul secolului al XX-lea, au reușit să sintetizeze mai multe substanțe organice numite „fotocromi”, adică „vopsele fotosensibile”. De pe vremea lui Phipson, oamenii de știință au învățat multe despre fotocromi -substanțe care își schimbă culoarea atunci când sunt expuse la lumină.

Fotocromismul, sau tenebriscența, este fenomenul unei modificări reversibile a culorii unei substanțe sub influența luminii vizibile și a radiațiilor ultraviolete.

Expunerea la lumină cauzează într-o substanță fotocromă, rearanjamente atomice, modificări ale populației nivelurilor electronice. În paralel cu schimbarea culorii, substanța își poate modifica indicele de refracție, solubilitatea, reactivitatea, conductibilitatea electrică și alte caracteristici chimice și fizice. Fotocromismul este inerent unui număr limitat de compuși organici și anorganici, naturali și sintetici.

Există fotocromism chimic și fizic:

• fotocromismul chimic: reacții fotochimice reversibile intramoleculare și intermoleculare (tautomerizare (izomerie reversibilă), disociere (clivaj), izomerizare cis-trans etc.);
• fotocromismul fizic: rezultatul tranziției atomilor sau moleculelor în diferite stări. Schimbarea culorii în acest caz se datorează unei modificări a populației nivelelor electronice. Un astfel de fotocromism se observă atunci când o substanță este expusă doar la fluxuri puternice de lumină.

Fotocromi în natură:

• Mineral tugtupit capabil să-și schimbe culoarea de la alb sau roz pal la roz aprins.

Materiale fotocromatice

Există următoarele tipuri de materiale fotocromatice: soluții lichide și filme polimerice (compuși cu greutate moleculară mare), care conțin compuși organici fotocromici, pahare cu microcristale de halogenură de argint distribuite uniform în volumul lor (compuși ai argintului cu halogeni), fotoliza ( decăderea prin lumină) care este cauzată de fotocromism; cristale de halogenuri de metale alcaline și alcalino-pământoase, activate de diverși aditivi (de exemplu, CaF 2/La,Ce; SrTiO3/Ni,Mo).

Aceste materiale sunt folosite ca filtre de lumină cu densitate optică variabilă (adică reglează fluxul de lumină) în mijloacele de protecție a ochilor și a dispozitivelor de radiațiile luminoase, în tehnologia laser etc.

Lentile fotocromatice

Lentila fotocroma expusa la lumina, acoperita partial cu hartie. Un al doilea nivel de culoare este vizibil între părțile luminoase și întunecate, deoarece moleculele fotocromatice sunt situate pe ambele suprafețe ale lentilei. policarbonat și altele materiale plastice . Lentilele fotocromatice se întunecă de obicei în prezența luminii ultraviolete și se luminează în absența acesteia în mai puțin de un minut, dar trecerea completă de la o stare la alta are loc în 5 până la 15 minute.

Concluzii.

Deci, culoarea diferiților compuși depinde de:

*din interacțiunea luminii cu moleculele materiei;

*în substanțele organice, culoarea apare ca urmare a excitării electronilor elementului și a trecerii acestora la alte niveluri. Starea sistemului electronic al întregii molecule mari este importantă;

*în substanțele anorganice, culoarea se datorează tranzițiilor electronice și transferului de sarcină de la un atom al unui element la un atom al altuia. Învelișul exterior de electroni a elementului joacă un rol major;

*culoarea compusului este influentata de mediul extern;

*Numărul de electroni dintr-un compus joacă un rol important.

Lista surselor utilizate

1. Artemenko A. I. „Chimie organică și om” (fundamente teoretice, curs de aprofundare). Moscova, „Iluminismul”, 2000.

2. Fadeev G. N. „Chimie și culoare” (o carte pentru lectură extracurriculară). Moscova, „Iluminismul”, 1977.

Doar două picături de glicerină - și permanganat de potasiu își schimbă culoarea!

Complexitate:

Pericol:

Faceți acest experiment acasă

De ce soluția devine albastră la început?

Dacă urmăriți îndeaproape cameleonul, veți observa că în câteva secunde de la adăugarea glicerinei în soluție, acesta va deveni albastru. Culoarea albastră se formează prin amestecarea soluțiilor violet (din MnO 4 - permanganat) și verde (din MnO 4 2- manganat). Cu toate acestea, devine verde destul de repede - există din ce în ce mai puțin MnO 4 - și mai mult MnO 4 2- în soluție.

Plus

Oamenii de știință au putut descoperi sub ce formă manganul este capabil să transforme o soluție în albastru. Aceasta apare atunci când formează ionul hipomanganat MnO 4 3- . Aici manganul este în starea de oxidare +5 (Mn +5). Totuși, MnO 4 3- este foarte instabil și sunt necesare condiții speciale pentru a-l obține, așa că nu poate fi văzut în experiența noastră.

Ce se întâmplă cu glicerina în experimentul nostru?

Glicerolul interacționează cu permanganatul de potasiu, dându-i electronii. Glicerolul a fost luat în reacția noastră în exces mare (de aproximativ 10 ori mai mult decât permanganatul de potasiu KMnO4). În condițiile reacției noastre, glicerolul însuși se transformă în gliceraldehidă și apoi în acid gliceric.

Plus

După cum am aflat deja, glicerolul C 3 H 5 (OH) 3 este oxidat de permanganatul de potasiu. Glicerolul este o moleculă organică foarte complexă și, prin urmare, reacțiile care îl implică sunt adesea complexe. Oxidarea glicerolului este o reacție complexă în timpul căreia se formează multe substanțe diferite. Multe dintre ele există doar pentru o perioadă scurtă de timp și se transformă în altele, iar unele pot fi găsite în soluție chiar și după ce reacția este completă. Această situație este tipică pentru întreaga chimie organică în ansamblu. De obicei, acele substanțe care sunt produse cel mai mult ca urmare a unei reacții chimice sunt numite produse principale, iar restul sunt produse secundare.

În cazul nostru, principalul produs al oxidării glicerolului cu permanganat de potasiu este acidul gliceric.

De ce adăugăm hidroxid de calciu Ca(OH)2 în soluția de KMnO4?

Într-o soluție apoasă, hidroxidul de calciu Ca(OH)2 se descompune în trei particule încărcate (ioni):

Ca(OH) 2 → Ca 2+ (soluție) + 2OH - .

În transport, un magazin, o cafenea sau într-o clasă de școală - peste tot suntem înconjurați de oameni diferiți. Și ne comportăm diferit în astfel de locuri. Chiar dacă facem același lucru - de exemplu, citiți o carte. Înconjurați de oameni diferiți, o facem puțin diferit: undeva mai lent, undeva mai repede, uneori ne amintim bine ce am citit, iar alteori nu ne amintim nici măcar un rând a doua zi. La fel, permanganatul de potasiu, înconjurat de ioni OH, se comportă într-un mod deosebit. Preia electroni din glicerol „mai ușor”, fără să se grăbească nicăieri. Acesta este motivul pentru care putem observa o schimbare a culorii cameleonului.

Plus

Ce se întâmplă dacă nu adăugați o soluție de Ca(OH)2?

Atunci când într-o soluție este prezent un exces de ioni OH -, o astfel de soluție se numește alcalină (sau se spune că are o reacție alcalină). Dacă, dimpotrivă, există un exces de ioni de H + în soluție, o astfel de soluție se numește acidă. De ce „dimpotrivă”? Deoarece împreună ionii OH - și H + formează molecula de apă H 2 O. Dar dacă ionii H + și OH - sunt prezenți în mod egal (adică avem de fapt apă), soluția se numește neutră.

Într-o soluție acidă, agentul oxidant activ KMnO 4 devine extrem de neantrenat, chiar nepoliticos. Ia foarte repede electroni din glicerol (câte 5 o dată!), iar manganul se transformă de la Mn^+7 (în permanganat MnO 4 -) la Mn 2+:

MnO4 - + 5e - → Mn2+

Acesta din urmă (Mn 2+) nu dă apei nicio culoare. Prin urmare, într-o soluție acidă, permanganatul de potasiu se va decolora foarte repede și un cameleon nu se va dovedi.

O situație similară va apărea și în cazul unei soluții neutre de permanganat de potasiu. Numai că nu vom „pierde” toate culorile cameleonului, ca într-o soluție acidă, ci doar două - nu se va obține manganatul verde MnO 4 2, ceea ce înseamnă că și culoarea albastră va dispărea.

Este posibil să faci un cameleon folosind altceva decât KMnO 4?

Poate sa! Un cameleon de crom (Cr) va avea următoarea culoare:

portocaliu (dicromat Cr 2 O 7 2-) → verde (Cr 3+) → albastru (Cr 2+).

Un alt cameleon - din vanadiu (V):

galben (VO 3+) → albastru (VO 2+) → verde (V 3+) → violet (V 2+).

Este mult mai dificil să faci soluții de compuși de crom sau vanadiu să își schimbe culoarea la fel de frumos cum se întâmplă în cazul manganului (permanganat de potasiu). În plus, va trebui să adăugați în mod constant noi substanțe în amestec. Prin urmare, un cameleon adevărat - unul care își va schimba culoarea „de la sine” - poate fi obținut numai din permanganat de potasiu.

Plus

Manganul Mn, ca și cromul Cr și vanadiul V, sunt metale de tranziție - un grup mare de elemente chimice care au o întreagă gamă de proprietăți interesante. Una dintre caracteristicile metalelor de tranziție este culoarea strălucitoare și variată a compușilor și a soluțiilor acestora.

De exemplu, este ușor să obțineți un curcubeu chimic din soluții de compuși ai metalelor tranziționale:

Fiecare vânător vrea să știe unde stă fazanul:

Roșu (tiocianat de fier (III) Fe(SCN) 3), Fe de fier;

Portocaliu (dicromat Cr2O72-), crom Cr;

Galben (VO3+), vanadiu V;

Verde (nitrat de nichel, Ni(NO3)2), nichel Ni;

Albastru (sulfat de cupru, CuS04), Cu cupru;

Albastru (tetraclorocobaltat, 2-), cobalt Co;

Violeta (permanganat MnO 4 -), mangan Mn.

Dezvoltarea experimentului

Cum să schimbi în continuare cameleonul?

Este posibil să inversați reacția și să obțineți din nou o soluție violetă?

Unele reacții chimice pot avea loc într-o direcție sau în sens opus. Astfel de reacții se numesc reversibile și, în comparație cu numărul total de reacții chimice, nu sunt cunoscute atât de multe dintre ele. Puteți inversa reacția prin crearea unor condiții speciale (de exemplu, încălzirea ridicată a amestecului de reacție) sau prin adăugarea unui reactiv nou. Oxidarea glicerolului cu permanganat de potasiu KMnO 4 nu este o reacție de acest tip. Mai mult, în cadrul experimentului nostru, este imposibil să inversăm această reacție. Prin urmare, nu vom putea forța cameleonul să-și schimbe culoarea în ordine inversă.

Plus

Să vedem dacă există vreo modalitate de a ne converti cameleonul?

Mai întâi o întrebare simplă: poate glicerolul oxidat (acidul gliceric) să transforme dioxidul de mangan MnO 2 înapoi în permanganat de potasiu violet KMnO 4? Nu el nu poate. Chiar dacă îl ajutăm foarte mult (de exemplu, încălzim soluția). Și totul pentru că KMnO 4 este un agent oxidant puternic (am discutat despre asta puțin mai sus), în timp ce acidul gliceric are proprietăți oxidante slabe. Este incredibil de greu pentru un agent oxidant slab să opune ceva unuia puternic!

Este posibil să se transforme MnO 2 înapoi în KMnO 4 folosind alți reactivi? Da, poti. Dar pentru asta va trebui să lucrezi într-un adevărat laborator de chimie! Una dintre metodele de laborator pentru producerea KMnO 4 este interacțiunea MnO 2 cu clorul Cl 2 în prezența excesului de hidroxid de potasiu KOH:

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

Nu puteți efectua o astfel de reacție acasă - este atât dificilă (veți avea nevoie de echipament special) cât și nesigur. Și ea însăși va avea puține în comun cu cameleonul luminos și frumos din experiența noastră.

Ministerul Educației al Federației Ruse

„Cameleonul chimic sau povestea permanganatului de potasiu”

Lucrarea a fost finalizată

Elev din clasa a 10-a "A"

Mileikovskaya Zoya

Și un elev de clasa a 11-a „B”

Kisin Serghei

supraveghetor:

Saint Petersburg

Introducere. Scopuri și obiective 3

Partea principală 5

Ce este permanganatul de potasiu 5

Solubilitatea 5

Descoperirea KMnO₄ 6

6 moduri de a-l obține

Alte metode de obținere a permanganatului 7

Proprietăți chimice 9

Proprietăți oxidante în funcție de mediu 11

Descompunerea termică 12

Aplicarea permanganatului de potasiu 12

Ajutor la utilizarea greșită 15

KMnO₄ în horticultură 16

Concluzia 16

Literatura 17

Anexa 18

Experimente cu permanganat de potasiu 18

II experiența 19

III experiența 20

Introducere. Teluri si obiective

Permanganatul de potasiu KMnO₄ este unul dintre cei mai puternici agenți oxidanți, foarte comun. Acestea sunt cristale strălucitoare aproape negre. Soluția în apă are o culoare purpurie intensă, care pare să fie datorată ionilor de MnO₄. Această substanță, numită în mod obișnuit permanganat de potasiu, este un bun dezinfectant. De ce este KMnO₄ un agent oxidant, un dezinfectant, ci pentru că starea sa de oxidare a manganului este +7. Și acum devine clar de ce, atunci când mergi într-o drumeție, îți amintesc să iei niște permanganat de potasiu cu tine pentru a curăța apa dintr-un râu sau dintr-un lac. Se pare că permanganatul de potasiu oxidează apa în lumină și impuritățile din ea. Dacă dizolvați mai multe cristale de permanganat de potasiu în apă și așteptați un timp, veți observa că culoarea purpurie va deveni treptat mai palidă și apoi va dispărea complet, un strat maro va rămâne pe pereții vasului, acesta este oxidul de mangan care a precipitat. - MnO₂ ↓.

4KMnO₄ + 2H₂O → 4MnO₂ + 4KOH + 3O₂

Mn + 3ē → Mn 3 4

2O – 4ē → O₂ 4 3

Bacteriile și substanțele organice sunt oxidate de oxigen sau mor sub influența unui mediu alcalin. Apa poate fi filtrată și utilizată. Aceasta înseamnă că soluția de permanganat poate fi depozitată doar într-un recipient întunecat.

Cu cât studiezi mai mult chimia, cu atât înveți lucruri mai interesante despre substanțe. Și puteți explica mai multe despre fenomenele care se întâmplă.

Ne-am propus un obiectiv: să aflăm mai multe despre o substanță care, în ciuda oricăror circumstanțe, se găsește în aproape fiecare dulap de medicamente de acasă. De asemenea, despre o substanță care este folosită constant în lecțiile de istorie naturală, fizică și chimie pentru a arăta fenomenului de difuzie și colorare a apei o culoare roz frumoasă, o substanță din care se obține oxigenul la lecțiile de chimie, dar și cu ajutorul permanganatului de potasiu, clorul se obtine din acid clorhidric.

Sarcina principală este de a studia această substanță interesantă mai în profunzime și, din moment ce nu există în natură, să aflăm cine a obținut-o primul și cum se poate obține, ce proprietăți are și pentru ce proprietăți este folosită.

Parte principală

Ce este permanganatul de potasiu

Solubilitate

KMnO₄ dizolvat sunt cristale violet închis cu un luciu metalic. Se poate presupune că solubilitatea permanganatului este bună, dar așa pare. De fapt, solubilitatea acestei săruri la temperatura camerei (20°C) este de numai 6,4 g la 100 g de apă. Cu toate acestea, soluția este intens colorată și pare concentrată. Solubilitatea crește odată cu creșterea temperaturii.

Temperatura °C
Solubilitate, g/100g apă

Substanța cristalizează sub formă de frumoase prisme violet închis, aproape negre. Soluțiile au un purpuriu închis, iar la concentrații mari - culoare violetă.

Descoperirea KMnO₄

Omul de știință suedez Gottlieb Johan Hahn și-a dedicat cercetările studiului mineralelor și chimiei anorganice. Împreună cu compatriotul Wilhelm Karl Scheele, în timpul studiului mineralului piroluzit MnO₂ în 1774, au descoperit manganul (l-au obținut sub formă metalică) și, de asemenea, au obținut și studiat proprietățile unui număr de compuși de mangan, inclusiv permanganatul de potasiu.

Metode de obținere

Prin fuzionarea dioxidului de mangan MnO₂ cu carbonatul de potasiu și nitratul (K₂CO₃ și KNO₃) a creat un aliaj verde care se dizolvă în apă pentru a forma o soluție verde frumoasă. Din această soluție s-au izolat cristale verde închis de manganat de potasiu K₂MnO₄.

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

Dacă soluția a fost lăsată în aer, culoarea ei s-a schimbat treptat, trecând de la verde la purpuriu și s-a format un precipitat maro închis. Acest lucru s-a explicat prin faptul că, într-o soluție apoasă, manganații se transformă spontan în săruri ale acidului mangan HMnO₄ cu formarea dioxidului de mangan MnO₂.

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

În acest caz, un ion MnO₄ oxidează alți doi ioni similari în ioni MnO₄ și el însuși este redus, formând MnO₂.

Experimentele au fost repetate cu alte componente, piroluzită oxidantă.

Aceasta poate fi oxidarea de către oxigen în prezența KOH alcalin

2MnO₂ + 4KOH + O₂ → 2K₂MnO₄ + 2H₂O

Sau azotat de potasiu în prezența alcaline.

MnO₂ + KOH + KNO₃ = K₂MnO₄ + KNO₂ + H₂O

Dar, în orice caz, manganatul a dat permanganat.

Procesul de transformare a manganatului în permanganat este reversibil. Prin urmare, cu un exces de ioni de hidroxil, adică alcalii, soluția de manganat poate rămâne neschimbată. Dar pe măsură ce concentrația de alcali scade, culoarea verde se transformă rapid în purpuriu.

Alte metode de obținere a permanganatului

Când agenții oxidanți puternici (de exemplu, clorul) acționează asupra unei soluții de manganat, aceasta din urmă este complet transformată în permanganat.

2K₂MnO₄ + Cl₂ = 2KMnO₄ + 2KCl

Poate exista oxidare chimică sau electrochimică a compușilor de mangan.

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

Manganatul de potasiu K₂MnO₄ poate fi supus electrolizei. Aceasta este principala metodă industrială de producție.

K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + H₂ + 2KOH

2H + 2ē → H₂ MnO₄ - ē → MnO₄

Reducere oxidare

În industrie, permanganatul este produs și prin electroliza hidroxidului de potasiu concentrat KOH cu un anod de mangan Mn. În timpul procesului de electroliză, materialul anodic se dizolvă treptat pentru a forma o soluție violetă care conține anioni de permanganat. Hidrogenul este eliberat la catod.

Mn + 2KOH + 6H₂O → 2KMnO₄ + 7H₂

anod catodic

2H + 2ē → H₂(reducere) Mn – 7ē → Mn(oxidare)

Permanganatul de potasiu, moderat solubil în apă, se eliberează sub formă de precipitat și ar fi tentant să se producă permanganat de sodiu NaMnO₄ în loc de permanganatul de potasiu obișnuit. Hidroxidul de sodiu este mai ușor disponibil decât hidroxidul de potasiu. Cu toate acestea, în aceste condiții nu este posibilă izolarea NaMnO₄; spre deosebire de permanganatul de potasiu, este perfect solubil în apă (la 20°C solubilitatea sa în apă este de 144 g la 100 g de apă).

Proprietăți chimice

Conform proprietăților chimice, KMnO₄ este un agent oxidant puternic, deoarece starea de oxidare este +7 și și-a primit numele de la sistemul de denumire permanganat. Când gradul unui element este ridicat, se adaugă un prefix BANDĂși sufix la.

Transformă cu ușurință Fe în Fe, care este utilizat în analiza determinării sărurilor de Fe (fier feros).

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

· Se decolorează și devine ușor galben.

· Acidul sulfuros se transformă în acid sulfuric.

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

· Clorul este eliberat din acidul clorhidric.

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

Mn +5ē → Mn 5 2

2CL – 2ē → CL 2 5

(aceasta este o metodă de laborator pentru producerea clorului)

ü Trebuie să ne amintim că clorul este o substanță toxică și acest experiment trebuie efectuat într-o hotă.

Permanganatul este incompatibil din punct de vedere chimic cu cărbunele, zahărul (zaharoza) C₁₂H₂₂O₄ și lichidele inflamabile - poate apărea o explozie.

2KMnO₄ + C → K₂MnO₄ + CO₂ + MnO₂

fără a rupe legătura C–C.

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

(alcool) (acid)

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

(etenă) OH OH (oxidarea etilenei)

Când KMnO₄ reacţionează cu acidul sulfuric concentrat, se formează un oxid.

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

ü Mn₂O₇ - lichid uleios verde închis. Reacția merge bine cu sare uscată. Mn₂O₇ este singurul oxid de metal lichid; se topesc = 5,9°, instabil, explodează ușor. La t = 55° sau în timpul șocului. Alcoolul se aprinde la contactul cu acesta.

Aceasta, apropo, este una dintre modalitățile de a aprinde o lampă cu spirit fără chibrituri. Într-o cană de porțelan se pun câteva cristale de KMnO₄, se adaugă cu grijă 1-2 picături de H₂SO₄ (conc.) și se amestecă cu grijă amestecul cu o baghetă de sticlă. Apoi atingeți fitilul lămpii cu alcool cu ​​un bețișor.

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

KMnO₄ este un agent oxidant atât pentru substanțele anorganice, cât și pentru cele organice. Cu cât un agent oxidant este capabil să accepte mai mulți electroni în timpul unei reacții, cu atât este mai mare numărul de moli din altă substanță pe care o va oxida. Și numărul de electroni depinde de condițiile de reacție, de exemplu, de aciditate.

O soluție puternică acidulată de KMnO₄ arde literalmente multe substanțe organice, transformându-le în CO₂ și H₂O.

De exemplu, oxidarea acidului oxalic

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

2C – 2ē → 2C 5 oxidare

Mn + 5ē → Mn 2 recuperare

§ Chimiștii îl folosesc pentru a spăla sticlăria de laborator care este puternic contaminată cu resturi de substanțe organice prost spălate; este uneori folosită și la spălarea ferestrelor (cu atenție).

Proprietăți oxidante în funcție de mediu

În funcție de mediul acid, KMnO₄ poate fi redus la diferite produse:

· Mediu acid

Într-un mediu acid – la compușii de mangan (II).

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

Soluția devine decolorată, deoarece compușii de mangan (II) sunt incolori.

· Mediu neutru

Într-un mediu neutru – la compușii de mangan (IV).

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

MnO₂ dă soluției o nuanță maro pe măsură ce precipită.

· Mediu foarte alcalin

Într-un mediu puternic alcalin – până la compuși de mangan (VI).

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

Se formează o soluție verde smarald de manganat de potasiu. Această soluție poate fi obținută și folosind flacăra unei lămpi cu alcool, o soluție nu foarte puternică de KMnO₄ cu adaos de KOH alcalin solid.

4 KMnO₄ + 4KOH → 4K₂MnO₄ + O₂ + 2H₂O

Descompunerea termică

Când este încălzit, KMnO₄ se descompune. Acesta este adesea folosit pentru a produce oxigen în laborator. T = 200°C este suficient.

KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

O așchie care mocnește introdusă într-o eprubetă cu oxigen eliberat se aprinde cu o flacără strălucitoare. Trebuie să lucrați cu atenție, introduceți un filtru de bumbac în orificiu, astfel încât substanțele solide ale produselor de descompunere să nu intre cu fluxul de oxigen din aer.

Aplicarea permanganatului de potasiu

KMnO₄ este utilizat din nou pe capacitatea de oxidare ridicată a ionului permanganat, care oferă un efect antiseptic.

Soluțiile diluate (aproximativ 0,1%) de permanganat de potasiu au găsit o utilizare pe scară largă în medicină, ca antiseptic pentru gargară, spălarea rănilor și tratarea arsurilor. O soluție diluată este utilizată ca emetic pentru administrare orală în cazul unor intoxicații.

La contactul cu substanțele organice, se eliberează oxigen atomic. Oxidul format în timpul reducerii medicamentului formează compuși complecși cu proteine ​​- albumitani (din această cauză, KMnO₄ în concentrații mici are un efect astringent, iar în soluții concentrate are un efect iritant, cauterizant și bronzant). Are si efect dezodorizant. Eficient în tratarea arsurilor și ulcerelor.

Capacitatea KMnO₄ de a neutraliza unele otrăvuri stă la baza utilizării soluțiilor sale pentru spălarea gastrică în caz de otrăvire cu otrăvuri necunoscute și infecții cu substanțe toxice alimentare.

(La ingerare este absorbita, producand un efect hematotoxic).

În special, KMnO₄ poate fi utilizat pentru otrăvirea cu acid cianhidric HCN și fosfor.

ü HCN este un lichid cu miros de migdale amare, foarte otrăvitor.

2HCN + 2 KMnO₄ → N2 + 2KOH + 2MnCO3.

§ KOH este neutralizat;

§ HCL suc gastric.

KOH + HCL → KCL + H2O

Iar carbonatul de mangan se transformă în CO₂ și H₂O și sare solubilă MnCL₂.

Permanganatul poate fi folosit în alte zone.

În 1888, omul de știință rus Egor Egorovich Wagner a descoperit reacția de oxidare a compușilor organici care conțin o legătură de etilenă prin tratarea acestor compuși cu o soluție 1% de KMnO₄ într-un mediu alcalin (reacția Wagner).

Folosind această metodă, a dovedit natura nesaturată a unui număr de terpene (a stabilit structura pinenului, componenta principală a terebentinelor de pin rusești).

KMnO₄ într-o soluție alcalină este un agent oxidant slab. De exemplu, dacă etilena C₂H₄ este trecută prin această soluție, culoarea permanganatului de potasiu dispare pe măsură ce etilena este oxidată în etan 1,2 diol sau etilen glicol.

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

Se formează, de asemenea, o suspensie maro de dioxid de MnO₂. Decolorarea unei soluții diluate la rece de KMnO₄ este o reacție calitativă la prezența legăturii multiple C=C carbon-carbon, deoarece foarte puțini compuși organici sunt oxidați în acest fel.

Soluția alcalină KMnO₄ spală bine sticlăria de laborator de grăsimi și alte substanțe organice.

Soluții - concentrații de 3 g/l sunt utilizate pe scară largă pentru tonifierea fotografiilor.

Permanganatul în soluții acide este un agent oxidant puternic și este utilizat pe scară largă în analiza titrimetrică; tranziția bruscă de la violet (ioni MnO₄) la roz pal (ioni Mn) face utilizarea indicatorilor inacceptabilă. Ionii de MnO₄ oxidează H₂S, sulfurile, ionurile, bromurile, clorurile, nitriții și peroxidul de hidrogen.

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

Chimistul și fizicianul francez Gay-Lussac Joseph Louis a introdus metoda analizei volumetrice în chimie. În 1787, C. Berthollet a descris metoda de titrare redox, inclusiv permanganatormia. Această metodă poate fi utilizată pentru cuantificarea: acid oxalic, hidrogen sulfurat formic, peroxid de hidrogen, fier în săruri (II). Manganul în sărurile de mangan (II), nu este necesar un indicator în această metodă dacă soluțiile titrate sunt incolore, astfel încât în ​​timpul titrarii soluția de KMnO₄ ar trebui să se decoloreze, iar când reacția este finalizată, fiecare picătură în exces de soluție de KMnO₄ va colora soluție titrată roz.

În pirotehnică este folosit ca agent oxidant, dar rar, deoarece substanțele colorante sunt eliberate atunci când sunt utilizate.

Ajutor la utilizarea greșită

Stomatologia efectuează adesea ceea ce pare a fi o procedură ciudată pentru a trata gingiile. Gingiile sunt lubrifiate cu o soluție de permanganat de potasiu, apoi se aplică peroxid de hidrogen. Oxigenul O₂ eliberat va fi principalul agent terapeutic, motiv pentru care procedura se numește „băi de oxigen”.

Concentrații diferite sunt utilizate în scopuri diferite:

Spălarea rănilor
Gargară
Pentru lubrifierea suprafețelor cu ulcerații și arsuri
Pentru dusuri si lavaj gastric

Și dacă utilizarea a fost o soluție prost concepută, concentrată, pot apărea arsuri și iritații.

În caz de supradozaj: durere ascuțită în gură, abdomen, vărsături, membrana mucoasă este umflată și violet. Cu aciditate scăzută a sucului gastric - dificultăți de respirație. Doza letală pentru copii:

o Aproximativ – 3 g.

Doza letală pentru adulți:

o 0,3-0,5 g per kg greutate.

Tratament: albastru de metilen

1) 50ml soluție 1%;

2) Acid ascorbic intravenos – 30 ml soluție 5%.

KMnO₄ în horticultură

Grădinarii în practica lor folosesc adesea permanganatul de potasiu pentru două proprietăți: oxidant și o sursă de potasiu și mangan. Ionul de potasiu este necesar plantelor ca element nutritiv, iar anionul MnO₄ acţionează ca agent oxidant asupra surselor de boală: ciuperci, mucegai etc., dar şi ca oligoelement.

KMnO₄ → K + MnO₄

O rețetă populară bună pentru creșterea productivității căpșunilor. La începutul primăverii, scoateți frunzele de anul trecut de pe patul grădinii, pregătiți o soluție roz de permanganat de potasiu și turnați soluția caldă peste întreaga plantație de căpșuni dintr-un udator (ploaie).

Grădinarii cred că distrug toate infecțiile și cresc productivitatea datorită faptului că permanganatul de potasiu nu are o solubilitate foarte mare și ionii de potasiu nu sunt spălați din sol.

Concluzie

Permanganatul de potasiu este un reprezentant invariabil al oricărui cabinet de medicamente acasă. Se numește cameleonul mineral. Capacitatea de a schimba culoarea într-o soluție apoasă este violet-carmiu, în prezența acizilor este roșie, iar cu diluție puternică este roz. Și când, de exemplu, se adaugă peroxid de hidrogen H₂O₂, culoarea dispare.

Acest agent oxidant puternic are un efect dezinfectant. Folosit pe scară largă în medicină și ca agent oxidant în multe industrii, în laboratoarele chimice.

Literatură

v – Chimie preparativă;

v – „Sinteza medicamentelor organice”;

v Remi G. – „Curs de chimie neoranică” volumul I.

v – „Biblioteca populară de elemente chimice”. Moscova, știință - 1983;

v Enciclopedia Internet Wikipedia - www. wikipedia. org

Aplicație

Experimente cu permanganat de potasiu

Permanganatul de potasiu se dizolvă în apă. Soluția devine roz, la început roz și apoi intensă.

→ →→

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

III experiență

Când cristalele de KMnO₄ sunt expuse la acid sulfuric concentrat la rece (un agent de îndepărtare foarte mare a apei), acesta se descompune și se formează oxid de mangan.

ü Mn₂O₇ - lichid uleios de culoare negru-verzuie.

Dacă scufundați o baghetă de sticlă în acest lichid și o aduceți la fitilul unei lămpi cu alcool, se aprinde.

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

→ → ,

Experimentul poate fi modificat - umeziți un tampon de vată cu alcool și stoarceți alcoolul într-un amestec de KMnO₄ și H₂SO₄, adică în Mn₂O₇. Are loc o fulgerare (oxidare).

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

→→ →

→

Permanganat de potasiu cu glicerina

Dacă turnați KMnO₄ în hârtie de filtru și umeziți sarea cu glicerină. Înveliți-l într-o pungă, apoi după șapte minute apare fum și punga ia foc.

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

→→ →