Istraživanje kod kuće u kuhinji pod vodstvom učitelja Ciljevi istraživanja: Obrazovni: dodatno upoznati kiseline i baze, pravilno ih koristiti; formiranje vještina pisanja izvješća; naučiti učenike samostalno razmišljati, pronalaziti i rješavati probleme. Razvijanje: razviti sposobnost isticanja glavne stvari, generalizirati, klasificirati; samostalno stječu znanja. Obrazovni: naučiti samostalno procjenjivati, promatrati pojave; razvijati spoznajni interes za predmet i kreativnost u procesu samostalnog rada; formiranje interesa za novi predmet.

Izvješće o istraživačkom radu odvija se prema planu. 1. Naslov teme rada. Naslov treba točno odražavati sadržaj djela. Datum, mjesto, prezime i ime autora. 2. Svrha rada i njegovi zadaci. 3. Metoda rada. Rezultati rada ovise o broju pokusa, promatranja i njihovoj obradi. Na koje su načine vršena promatranja, koliko ih je provedeno, s kojim tvarima. 4. Rezultati i rasprava. Više učenika može dobiti isti zadatak. Stoga je potrebno raspravljati o rezultatima pokusa, promatranja, usporedbe izvješća.

Metodologija istraživanja. 1. Pripremna faza: Za pokuse će biti potrebna mala količina povrća, voća, sode bikarbone, octa, sokova, stoga je potrebno zamoliti roditelje da im ne bude žao ako ih dijete pokvari u svojim pokusima, jer dijete uči svijet oko sebe, a to je korak u veliku znanost. 2. Upoznavanje s predmetom proučavanja. Učenik dobiva karticu – zadatak. 3. Upoznavanje sa sigurnosnim mjerama opreza.

Provođenje istraživanja. Rad 1. Kiseline i baze u kuhinji. Trebat će vam: ocat, sok od limuna, sok od naranče, sok od jabuke, limunska kiselina, gazirana voda, soda bikarbona, deterdžent, čaše. U praznu čašu uspite punu žlicu sode bikarbone. Ulijte malo octa u čašu. Što opažate?. Probajte sok od limuna, naranče, jabuke, soda, deterdžent. Pomiješajte kap deterdženta s bilo kojom tekućom kiselinom (ocat, voćni sok ili soda). Malu količinu dobivene smjese dodajte u žlicu sode bikarbone. Stvara li ovo pjenu? Stvaranje pjene ukazuje da je otopina i dalje kiselina. U prethodno pripremljenu smjesu dodajte još deterdženta. Nastavite s ispitivanjem kiselih svojstava smjese promatrajući otpuštanje pjene. Zaustavljanje stvaranja pjene značit će neutralizaciju kiseline.

Rad 2. Uzgoj kristala. Trebat će vam: sol, šećer, voda, prozirne plastične čaše, žlica, uže, olovka. U čašu stavite nekoliko punih žlica kuhinjske soli. Čašu napunite vodom do tri četvrtine. Sol promiješajte žlicom. Ako se sol otopila, dodajte još jednu žlicu soli, promiješajte i dosolite dok otopina ne bude zasićena. Zavežite uže za sredinu olovke, a slobodni kraj užeta žlicom spustite na dno čaše. Sutradan ćete vidjeti da se na stijenkama čaše i na užetu ističu kristali. Ponovite eksperiment koristeći šećer ili drugu sol. Ostavite eksperimentalnu postavu tjedan dana, dajući tako vremena da dođe do maksimalne kristalizacije. Pažljivo proučite nastale kristale i primijetit ćete da su različitih oblika. Zamijenite uže koncem. Odvojite pojedinačni kristal i promatrajte ga. Svaki dan će se povećavati u veličini.

Rad 3. Sjajni novčić. Trebat će vam: bilo koji novčić koji sadrži bakar, sol, ocat, papirnati ubrus, žlica. Stavite novčić na papirnati ručnik. Pospite ga malo soli. Žlicom prelijte ocat po vrhu. Trljajte novčić i zasjat će vam pred očima! Ponovite ovaj pokus s a) jednom soli. b) jedan ocat. c) s limunovim sokom. d) solju i limunovim sokom. Čisti li jedna od gornjih kombinacija novčić jednako učinkovito kao korištenje octa i soli?

Istraživačka lekcija postaje popularna među nastavnicima kemije. Takve lekcije zahtijevaju puno priprema, što se, kako pokazuje praksa, opravdava. Takve lekcije izgrađene su u skladu s logikom aktivnog pristupa i uključuju sljedeće faze: motivacijsko-orijentacijske, operativno-izvršne (analiza, predviđanje i eksperiment), evaluacijsko-refleksivne.

Provođenje misaonog eksperimenta. Pomaže u razvoju vještina zaključivanja. To su zadaci u kojima treba dobiti određenu tvar od ponuđenih; dobiti tvar na nekoliko načina; provesti sve karakteristične i kvalitativne reakcije svojstvene ovoj klasi tvari; otkrivaju genetski odnos između klasa anorganskih tvari.

Primjeri zadataka za misaoni pokus. 1. U retortu je usipan cink u prahu, cijev za odvod plina zatvorena stezaljkom, retorta je izvagana i sadržaj je kalciniran. Kad se retorta ohladila, ponovno je izvagana. Je li se masa promijenila i zašto? Zatim je stezaljka otvorena. Je li se masa promijenila i zašto? 2. Čaše s otopinama natrijeva hidroksida i natrijeva klorida izjednače se na vagi. Hoće li se nakon nekog vremena promijeniti položaj strelice na vagi i zašto?

Stvaralački zadaci za predviđanje svojstava tvari. Takvi zadaci doprinose formiranju istraživačkih vještina, potiču interes, omogućuju učenicima da se upoznaju s postignućima znanstvenika, vide lijepe, elegantne živopisne primjere rada kreativne misli.

Na primjer, pri proučavanju teme Ugljikohidrati učenicima se postavljaju pitanja: 1. Njemački kemičar Christian Schönbein slučajno je prolio mješavinu sumporne i dušične kiseline po podu. Automatski je obrisao pod pamučnom pregačom svoje žene. Kiselina može zapaliti pregaču, pomisli Shenbein, ispere pregaču u vodi i objesi je da se suši iznad peći. Pregača se osušila, ali onda se začula tiha eksplozija i ... pregača je nestala. Zašto je došlo do eksplozije? 2. Što se događa ako dugo žvačete mrvicu kruha?

Tema lekcije: Kemijska svojstva dušične kiseline. Opći didaktički cilj nastave je stvaranje uvjeta za primarno shvaćanje i razumijevanje obrazovnih informacija u svrhu razvijanja istraživačkih vještina učenika pomoću tehnologije problemskog učenja. Trojedini didaktički cilj: Obrazovni aspekt: ​​promicati formiranje pojma "kiselina" kod učenika na primjeru dušične kiseline; stvoriti uvjete za otkrivanje općih i specifičnih svojstava dušične kiseline rješavanjem eksperimentalnih i kognitivnih problema, razviti vještine pisanja reakcijskih jednadžbi. Razvojni aspekt: ​​poticati razvoj istraživačkih vještina učenika u procesu izvođenja i promatranja pokusa. Obrazovni aspekt: ​​samostalnim radom održavati interes za proučavanje teme; njegovati suradnju; promicati razvoj kompetentnog kemijskog govora.

Ciljevi za učenike: znati napisati jednadžbe reakcije dušične kiseline u različitim situacijama i prenijeti stečeno znanje na rješavanje praktičnih problema; raditi na kreativnoj razini: moći analizirati uvjete procesa, pronaći različite mogućnosti za njihovo rješenje, predvidjeti rezultate interakcije dušične kiseline s drugim tvarima. Vrsta lekcije: učenje novog gradiva. Oblici nastave: djelomično istraživački, istraživački, reproduktivni.

Oblici provedbe metoda: Problemski seminar. Tehnike provedbe metoda: izrada zadataka istraživačkog karaktera; zadaci za usporedbu i analizu prethodno primljenih informacija; zadaci za samostalno prenošenje znanja u novu situaciju učenja. Oblici organizacije kognitivne aktivnosti: opća klasa, grupa (u ovoj lekciji olakšava provedbu eksperimentalnog istraživačkog rada, pridonosi stvaranju prilagodljivog obrazovnog okruženja i štednji reagensa), individualno. Očekivani rezultat: svi učenici će naučiti opća i specifična svojstva dušične kiseline, kao i zašto otopina dušične kiseline drugačije međudjeluje s metalima od otopina drugih kiselina.

Pedagoški zaključci 1. U istraživačke aktivnosti sa zadovoljstvom i interesom uključeni su učenici različitih razina pripremljenosti i različite dobi, netočna je tvrdnja da je to područje interesa i mogućnosti srednjoškolaca te da je takav vid aktivnosti moguć samo za nadarenu djecu. Učitelji uključeni u istraživačke aktivnosti učenika različitih razina pripremljenosti trebaju uzeti u obzir djetetove sposobnosti, predvidjeti razinu rezultata, stopu provedbe istraživačkog programa. 2. U tijeku istraživačke djelatnosti razvoj djetetovih sposobnosti odvija se pod određenim uvjetima: - ako tema i predmet istraživačke aktivnosti odgovaraju potrebama djeteta; - obuka se odvija u zoni proksimalnog razvoja i na dovoljno visokoj razini poteškoća; - ako se sadržaj aktivnosti temelji na subjektivnom doživljaju djeteta; - ako postoji učenje načina aktivnosti. 3. Poučavanje istraživačkih vještina započinje nastavom koja je izgrađena prema zakonitostima znanstvenog istraživanja. Tehnologija istraživačke djelatnosti usmjerena je na razvoj vještina: - odrediti ciljeve i zadatke studija, njegov predmet; - samostalno traženje literature i njezinih bilješki; - analiza i sistematizacija informacija; - komentirati proučavane izvore; - postaviti hipotezu, provesti praktičnu studiju u skladu s njom iz klasifikacije materijala; - opisati rezultate istraživanja, izvesti zaključke i generalizacije.

KORIŠTENJE ISTRAŽIVAČKIH ZADATAKA U NASTAVI KEMIJE

Jedan od poznatih filozofa jednom je primijetio da je obrazovanje ono što ostaje u umu učenika kada se sve naučeno zaboravi. Što bi trebalo ostati u glavi učenika kada se zaborave zakoni fizike, kemije, teoremi geometrije i pravila biologije? Sasvim točno - kreativne vještine potrebne za samostalnu kognitivnu i praktičnu aktivnost, te uvjerenje da svaka aktivnost mora zadovoljiti moralne standarde.

Nastava je općenito “zajedničko istraživanje koje provode učitelj i učenik” (S.L. Rubinshtein). Nastavnik je taj koji daje oblike i uvjete istraživačke aktivnosti, zahvaljujući kojoj učenik razvija unutarnju motivaciju da svakom problemu koji se pojavi pred njim pristupi s istraživačke, kreativne pozicije. U učenju djece istraživačkim vještinama, prvo koristim problematična pitanja i situacije. Kada koristite problemsko učenje, morate shvatiti da tek tada možemo govoriti o razvoju mišljenja kada problemske situacije se redovito koriste, zamjenjujući jedno drugo. Korištenje problemskih situacija u nastavi kemije doprinosi formiranju dijalektičkog razmišljanja učenika, razvoju vještina pronalaženja i rješavanja proturječja.

Načini stvaranja problemske situacije može biti vrlo raznolik.

To uključuje:

1. Dokazivanje ili priopćavanje nekih činjenica , koji su učenicima nepoznati i zahtijevaju dodatne informacije za objašnjenje. Potiču potragu za novim znanjima. Na primjer,nastavnik demonstrira alotropske modifikacije elemenatate nudi objašnjenje zašto su mogući ili npr. učenici još ne znaju da amonijev klorid može sublimirati te im se postavlja pitanje kako odvojiti smjesu amonijevog klorida i kalijevog klorida.

2. Korištenje kontradikcije između dostupnog znanja i činjenica koje se proučavaju, kada na temelju poznatih znanja učenici netočno prosuđuju. Na primjer, nastavnik postavlja pitanje:"Može li se dobiti bistra otopina propuštanjem ugljikovog monoksida (IV) kroz vapnenu vodu?"Na temelju dosadašnjeg iskustva učenici odgovaraju niječno, a nastavnik pokazuje pokazni pokus s nastajanjem kalcijevog bikarbonata.

3. Objašnjenje činjenica na temelju poznate teorije. Na primjer, Zašto elektrolizom natrijeva sulfata na katodi nastaje vodik, a na anodi kisik?Studenti moraju odgovoriti na pitanje koristeći referentne tablice: niz metalnih napona, niz aniona u silaznom redoslijedu oksidacijske sposobnosti i informacije o redoks suštini elektrolize.

4. Izgradnja hipoteze na temelju poznate teorije, a zatim ga provjeriti. Na primjer,Hoće li octena kiselina, kao organska kiselina, pokazivati ​​opća svojstva kiselina?Učenici iznose pretpostavke, nastavnik postavlja pokus ili se provodi laboratorij, a zatim se daje teoretsko objašnjenje.

5. Pronalaženje racionalnog rješenja, kada su postavljeni uvjeti i zadan krajnji cilj. Na primjer, učitelj predlaže eksperimentalni problem:dane tri epruvete s tvarima; te tvari odrediti najkraćim putem, s najmanjim brojem uzoraka.

6. Pronalaženje nezavisnog rješenja u zadanim uvjetima . Ovo je već kreativan zadatak, za koji lekcija nije dovoljna, stoga je za rješavanje problema potrebno koristiti dodatnu literaturu i referentne knjige izvan lekcije. Na primjer,odabrati uvjete za određenu reakciju, poznavajući svojstva tvari koje ulaze u nju, dati prijedloge za optimizaciju proizvodnog procesa koji se proučava.

7. Načelo historicizma također stvara uvjete za problemsko učenje. Na primjer, potraga za načinima sistematizacije kemijskih elemenata, što je u konačnici dovelo D.I. Mendeljejev, do otkrića periodičkog zakona.Brojni problemi povezani s pružanjemmeđusobni utjecaj atoma u molekulama organskih tvarina temelju elektroničke strukture, također su odraz pitanja koja su se javljala u povijesti razvoja organske kemije.

Najuspješnije pronađenom problemskom situacijom treba smatrati onu u kojoj problem formuliraju sami učenici. Istraživačka aktivnost, po mom mišljenju, također se može pripisati broju tehnologija usmjerenih na osobnost, pod uvjetom da učitelj pokazuje interes za osobni rast učenika, formiranje njegovih vrijednosnih orijentacija, osobnih kvaliteta. To je moguće zahvaljujući sadržaju rada koji učenik izvodi i komunikaciji između odraslog i djeteta u tijeku istraživačkih aktivnosti.

Pri obavljanju istraživačke djelatnosti na temelju eksperimenta podrazumijevaju se sljedeće faze opće znanstvene djelatnosti:

Postavljanjem cilja eksperimenta, cilj određuje kakav rezultat eksperimentator namjerava dobiti tijekom studije.

Formuliranje i obrazloženje hipoteze koja može poslužiti kao temelj eksperimenta. Hipoteza je skup teorijskih postavki čija istinitost podliježe provjeri.

Planiranje pokusa provodi se sljedećim redoslijedom: 1) izbor laboratorijske opreme i reagensa; 2) izrada plana eksperimenta i, ako je potrebno, slika dizajna uređaja; 3) razmišljanje o radu nakon završetka eksperimenta (odlaganje reagensa, značajke pranja posuđa itd.); 4) identifikaciju izvora opasnosti (opis mjera opreza tijekom pokusa); 5) izbor obrasca za bilježenje rezultata pokusa.

Provedba pokusa, fiksiranje opažanja i mjerenja.

Analiza, obrada i obrazloženje rezultata pokusa obuhvaća: 1) matematičku obradu rezultata pokusa (ako je potrebno); 2) usporedba rezultata pokusa s hipotezom; 3) objašnjenje procesa koji se odvijaju u eksperimentu; 4) formulacija zaključka.

Refleksija - osvještavanje i vrednovanje pokusa na temelju usporedbe cilja i rezultata. Potrebno je utvrditi jesu li sve operacije za izvođenje pokusa bile uspješne.

Ocjenjuju se kako opće znanstvene vještine, poput sposobnosti postavljanja cilja, postavljanja hipoteze, planiranja, izvođenja pokusa, analiza dobivenih rezultata, izvođenje zaključaka, tako i posebne vještine predviđene ovim radom.

Prilikom organiziranja takve nastave studenti se nalaze u uvjetima koji od njih zahtijevaju sposobnost planiranja eksperimenta, kompetentnog promatranja, bilježenja i opisa njegovih rezultata, generaliziranja i zaključivanja, te ovladavanja znanstvenim metodama spoznaje.

Poseban značaj u formiranju istraživačkih vještina imaju zadaci koji uključuju misaoni eksperiment, pridonoseći razvoju sposobnosti zaključivanja. To su zadaci u kojima treba dobiti određenu tvar od ponuđenih; dobiti tvar na nekoliko načina; provesti sve karakteristične i kvalitativne reakcije svojstvene ovoj klasi tvari; otkrivaju genetski odnos između klasa anorganskih tvari.

Na primjer, kada se proučava tema "Elektrolitička disocijacija", tradicionalno eksperimentalno određivanje električne vodljivosti tvari pomoću instrumenta započinje misaonim eksperimentom. Nakon toga provodimo demonstracijski pokus. Učenici uspoređuju i analiziraju rezultate, crtaju crteže i dijagrame u bilježnice, zapisuju jednadžbe reakcije elektrolitičke disocijacije.

Donesimo primjeri zadaci misaonog eksperimenta.

1. U retortu je usipan cink u prahu, cijev za odvod plina zatvorena stezaljkom, retorta je izvagana i sadržaj je kalciniran. Kad se retorta ohladila, ponovno je izvagana. Je li se masa promijenila i zašto? Zatim je stezaljka otvorena. Je li se masa promijenila i zašto?

2. Čaše s otopinama natrijeva hidroksida i natrijeva klorida izjednače se na vagi. Hoće li se nakon nekog vremena promijeniti položaj strelice na vagi i zašto?

Na temelju rezultata zadaća nastavnik može procijeniti spremnost učenika za praktični rad.

Pri proučavanju kvalitativnih reakcija na ione učenici stječu sposobnost sastavljanja plana za prepoznavanje tvari. Razred je podijeljen u skupine.Svaka skupina ima zadatak izraditi plan određivanja otopina sulfata, karbonata i natrijeva klorida u tri numerirane epruvete. Obavezni uvjeti: vidljivost, željeni uvjeti: brzina i minimalno utrošenih reagensa. Svaka grupa brani svoj plan, koristeći prethodno stečeno znanje, zapisuje jednadžbe molekularne i ionske reakcije. Zaključno, studenti izvode laboratorijski pokus, ostvarujući svoj plan u praksi.

Posebnu skupinu čine zadaci heuristička i istraživačka priroda. Pritom učenici koriste zaključivanje kao sredstvo za stjecanje subjektivno novih znanja o tvarima i kemijskim reakcijama. U isto vrijeme učenici provode teorijska istraživanja, na temelju kojih formiraju definicije, pronalaze odnose između strukture i svojstava, genetski odnos tvari, sistematiziraju činjenice i utvrđuju obrasce, provode pokus kako bi riješili postavljeni problem. od strane nastavnika ili samostalno postaviti . Na primjer, pri proučavanju amfoternih hidroksida može se predložiti sljedeći zadatak:

Hoće li rezultat međudjelovanja otopina natrijevog hidroksida i aluminijevog klorida biti isti pri dodavanju 1 na 2 i obrnuto?

Prilikom proučavanja teme "Generalizacija glavnih klasa anorganskih tvari", predlažemo odgovor na pitanje: što se događa ako se otopini natrijevog hidroksida doda otopini bakrovog (II) sulfata, a kalijev hidroksid doda otopini natrijeva karbonata. Na temu "Halogeni" zanimaju se sljedeća pitanja:

1. Koje će boje biti indikatorski papir u svježe pripremljenoj otopini klora u vodi?

2. Koje će boje biti indikatorski papir u otopini klora koja je neko vrijeme bila izložena svjetlu?

Odgovori na ova pitanja potvrđeni su eksperimentalno.

Praksa pokazuje da korištenje kreativni zadaci o predviđanju svojstava tvari doprinosi formiranju istraživačkih vještina, potiče interes, omogućuje učenicima da se upoznaju s dostignućima znanstvenika, vide lijepe, elegantne živopisne primjere rada kreativne misli.

Prilikom proučavanja teme "Ugljikohidrati", studentima se postavljaju pitanja:

1. Njemački kemičar Christian Shenbein slučajno je prolio mješavinu sumporne i dušične kiseline po podu. Automatski je obrisao pod pamučnom pregačom svoje žene. "Kiselina može zapaliti pregaču", pomisli Shenbein, ispere pregaču u vodi i objesi je da se osuši iznad peći. Pregača se osušila, ali onda se začula tiha eksplozija i ... pregača je nestala. Zašto je došlo do eksplozije? ( Ispostavilo se da dušična kiselina pomiješana s pamukom - zapravo istom celulozom - tvori eksploziv, koji je Shenbein nazvao piroksilin - "zapaljivo drvo". Tih godina piroksilin nije mogao zamijeniti barut, jer je bio vrlo eksplozivan).

Dakle, obrazovno istraživanje je način kreativnog učenja koji, osmišljen u skladu s modelom znanstvenog istraživanja, omogućuje izgradnju obrazovnog procesa na bazi aktivnosti, a po mogućnosti i pri osmišljavanju nastave kemije.

Analiza vlastitog iskustva i upoznavanje s iskustvom rada u ovom smjeru omogućuje nam izvlačenje nekih pedagoških zaključaka:

1. U istraživačke aktivnosti sa zadovoljstvom i interesom uključeni su učenici različitih razina pripremljenosti i različite dobi, tj. netočna je tvrdnja da je to područje interesa i mogućnosti srednjoškolaca te da je takav vid aktivnosti moguć samo za nadarenu djecu. Učitelji uključeni u istraživačke aktivnosti učenika različitih razina pripremljenosti trebaju uzeti u obzir djetetove sposobnosti, predvidjeti razinu rezultata, stopu provedbe istraživačkog programa.

2. U tijeku istraživačkih aktivnosti, razvoj djetetovih sposobnosti odvija se pod određenim uvjetima:

Ako tema i predmet istraživačkih aktivnosti zadovoljavaju potrebe djeteta;

Obuka se odvija u “zoni proksimalnog razvoja i na prilično visokoj razini težine”;

Ako se sadržaj aktivnosti temelji na “subjektivnom doživljaju djeteta”;

Ako postoji učenje metoda aktivnosti.

3. Poučavanje istraživačkih vještina započinje nastavom koja je izgrađena prema zakonitostima znanstvenog istraživanja. Tehnologija istraživačke aktivnosti usmjerena je na razvoj vještina:

Odrediti ciljeve i zadatke studija, njegov predmet;

Samostalno traženje literature i njenih bilješki;

Analiza i sistematizacija informacija;

Komentirati proučene izvore;

Iznijeti hipotezu, provesti praktičnu studiju u skladu s njom iz klasifikacije materijala;

Opišite rezultate istraživanja, izvedite zaključke i generalizacije.

Obrazovana osoba u suvremenom društvu nije samo i ne toliko osoba naoružana znanjem, već sposobna izvući, steći znanje i primijeniti ga u svakoj situaciji. Polaznik škole mora se prilagođavati promjenjivim životnim situacijama, samostalno kritički razmišljati, biti društven, kontaktan u različitim društvenim skupinama.

Riječ je o formiranju suvremenih ključnih kompetencija kod učenika: općeznanstvenih, informacijskih, kognitivnih, komunikacijskih, vrijednosno-semantičkih, društvenih.

Kemija je jedna od najhumanističkiji usmjerenih prirodnih znanosti: njezin je uspjeh oduvijek bio usmjeren na zadovoljenje potreba čovječanstva.

Proučavanje kemije u školi pridonosi formiranju svjetonazora učenika i cjelovite znanstvene slike svijeta, razumijevanju potrebe kemijskog obrazovanja za rješavanje svakodnevnih životnih problema te odgoju moralnog ponašanja u okruženju.

Vijesti i događaji

Komarci gube osjetljivost na repelente i insekticide. Znanstvenici su otkrili da kukci otkrivaju otrovne otrove preko svojih udova. Stručnjaci Liverpool School of Tropical...

Australski farmeri raduju se padu cijena monoamonijevog fosfata i diamonijevog fosfata posljednjih tjedana, ali vjeruju da nemaju pouzdane informacije o njima, a možda povremeno ...

Huhtamaki (Finska, www.huhtamaki.com), jedan od najvećih europskih dobavljača ambalaže za hranu i piće, pokrenuo je novu liniju u Ivanteevki...

Ličinke brašnara, koje imaju jedinstvenu sposobnost jesti različite oblike plastike, a opet biti sigurna hrana za druge životinje, mogle bi pomoći u rješavanju problema plastičnog otpada...

Ako Djed Božićnjak počne ići niz vodu, hoće li mu vatrootporno odijelo pomoći? Američko kemijsko društvo analiziralo je kemijski sastav usporivača vatre.

O čemu pričamo?

Čak će i papirnate čaše, koje prije nisu bile reciklirane u Rusiji, biti reciklirane

Pozivaju se kupci lanaca restorana brze hrane da papirnatu ambalažu bace u posebne...

Informacija

Komarci se ne mogu ubiti repelentima: insekti osjećaju otrov kroz svoje udove
Fosfatna gnojiva pojeftinila su u Australiji
Huhtamaki širi proizvodnju ambalaže u Rusiji

Imenik organizacija i poduzeća

s dodanom vrijednošću, uključujući cinkov oksid, cink puder a cink u metalu.

Yunnan Luoping Zinc and Electricity Co., Ltd. uglavnom se bavi proizvodnjom obojenih metala, uglavnom olova i cinka, kao i proizvodnjom hidroelektrične energije. Glavni proizvodi tvrtke su ingoti cinka, cink puder, legure cinka...

"ARSENAL" je tvrtka u dinamičnom razvoju, koja je glavni operater na tržištu obojenih metala i legura u Ukrajini. Tvrtka je specijalizirana za legure na bazi cinka, kositra, olova, bakra, nikla (šipke, valjani metal, anode, žice, puder)...

Kratki opis

Samootkrivanje i najmanjeg zrnca znanja od strane učenika pruža mu veliko zadovoljstvo, omogućuje mu da osjeti svoje sposobnosti, uzdiže ga u vlastitim očima. Učenik se afirmira kao osoba. Učenik taj pozitivni raspon emocija čuva u svom sjećanju, nastoji ga proživjeti uvijek iznova. Dakle, postoji interes ne samo za predmet, nego ono što je vrjednije - za sam proces spoznaje - spoznajni interes.

Uvod………………………………………………………………………………………………………………………………. .3
O razvoju istraživačkih aktivnosti učenika na nastavi kemije i izvan nastave………………………………………………………………………………………………… ……… …………………………………četiri
Organizacija istraživačkih aktivnosti……………………………………………………………………….6
Književnost………………………………………………………………………………………………………………………………. 10

Priložene datoteke: 1 datoteka

Navest ću primjere zadataka misaonog eksperimenta.

1. U retortu je usipan cink u prahu, cijev za odvod plina zatvorena stezaljkom, retorta je izvagana i sadržaj je kalciniran. Kad se retorta ohladila, ponovno je izvagana. Je li se masa promijenila i zašto? Zatim je stezaljka otvorena. Je li se masa promijenila i zašto?

2. Čaše s otopinama natrijeva hidroksida i natrijeva klorida izjednače se na vagi. Hoće li se nakon nekog vremena promijeniti položaj strelice na vagi i zašto?

Na temelju rezultata zadaća nastavnik može procijeniti spremnost učenika za praktični rad.

Pri proučavanju kvalitativnih reakcija na ione učenici stječu sposobnost sastavljanja plana za prepoznavanje tvari.

Posebnu skupinu čine heuristički i istraživački zadaci. Pritom učenici koriste zaključivanje kao sredstvo za stjecanje subjektivno novih znanja o tvarima i kemijskim reakcijama. Istodobno, učenici provode teorijska istraživanja na temelju kojih formiraju definicije, pronalaze odnose između strukture i svojstava, genetsku povezanost tvari, sistematiziraju činjenice i utvrđuju zakonitosti, provode eksperiment kako bi riješili postavljeni problem. od strane nastavnika ili postavlja samostalno.

Na primjer, kada proučavate amfoterne hidrokside, možete ponuditi sljedeći zadatak:

Hoće li rezultat međudjelovanja otopina natrijevog hidroksida i aluminijevog klorida biti isti pri dodavanju 1 na 2 i obrnuto?

Prilikom proučavanja teme "Generalizacija glavnih klasa anorganskih tvari", predlažemo odgovor na pitanje: što se događa ako se otopini natrijevog hidroksida doda otopini bakrovog (II) sulfata, a kalijev hidroksid doda otopini natrijeva karbonata.

Praksa pokazuje da korištenje kreativnih zadataka za predviđanje svojstava tvari. Takvi zadaci doprinose formiranju istraživačkih vještina, potiču interes, omogućuju učenicima da se upoznaju s postignućima znanstvenika, vide lijepe, elegantne živopisne primjere rada kreativne misli.

Prilikom proučavanja teme "Ugljikohidrati", studentima se postavljaju pitanja:

1. Njemački kemičar Christian Shenbein slučajno je prolio mješavinu sumporne i dušične kiseline po podu. Automatski je obrisao pod pamučnom pregačom svoje žene. "Kiselina može zapaliti pregaču", pomisli Shenbein, ispere pregaču u vodi i objesi je da se osuši iznad peći. Pregača se osušila, ali onda se začula tiha eksplozija i ... pregača je nestala. Zašto je došlo do eksplozije?

2. Što se događa ako dugo žvačete mrvicu kruha?

Lekcije istraživanja zahtijevaju puno priprema, što se, kako pokazuje praksa, opravdava. Takve lekcije izgrađene su u skladu s logikom aktivnog pristupa i uključuju sljedeće faze: motivacijsko-orijentacijske, operativno-izvršne (analiza, predviđanje i eksperiment), evaluacijsko-refleksivne.

Dakle, obrazovno istraživanje je način kreativnog učenja koji, osmišljen u skladu s modelom znanstvenog istraživanja, omogućuje izgradnju obrazovnog procesa na bazi aktivnosti, a po mogućnosti i pri osmišljavanju nastave kemije.

Književnost

1.Bataeva E.N. Formiranje istraživačkih vještina. Zh, Kemija: metode nastave. 8.2003-1.2004

2.Emelyanova E.O., Iodko A.G. Organizacija kognitivne aktivnosti učenika na nastavi kemije u 8.-9. Moskva: School Press, 2002.

3. Metodički časopisi "Kemija u školi", "Biologija u školi"

4. Stepin B.D. Zabavni zadaci i učinkoviti pokusi iz kemije. M.: Bustard, 2002.

5. Fascinantni svijet kemijskih transformacija: Izvorni problemi s rješenjima / A. S. Suvorov i dr. Kemija, 1998.

Kada pronađete pogrešku na stranici, odaberite je i pritisnite Ctrl + Enter

U svom čistom obliku kisik je prvi dobio Scheele 1772. godine, zatim ga je 1774. godine Priestley izolirao iz živinog oksida.

Latinski naziv za kisik "oxygenium" dolazi od starogrčke riječi "oxys", što znači "kiseo", i "gennao" - "rađam"; stoga latinski "oxygenium" znači "koji stvara kiselinu".

U slobodnom stanju kisik se nalazi u zraku i vodi. U zraku (atmosferi) ima ga 20,9% volumno ili 23,2% mas.; njegov sadržaj u vodi u otopljenom stanju je 7-10 mg/l.

U vezanom obliku kisik ulazi u sastav vode (88,9%), raznih minerala (u obliku raznih spojeva kisika). Kisik je dio tkiva svake biljke. Neophodan je za disanje životinja.

Kisik se u prirodi javlja u slobodnom stanju u smjesi s drugim plinovima iu obliku spojeva, pa se koriste fizikalne i kemijske metode njegova dobivanja.

Opća metoda za dobivanje kisika iz spojeva temelji se na oksidaciji dvovalentnog negativno nabijenog iona prema shemi:

2O 2- - 4e - \u003d O 2.
Budući da se oksidacija može provoditi na različite načine, postoji mnogo različitih (laboratorijskih i industrijskih) metoda za dobivanje kisika.

1. SUHE METODE DOBIVANJA KISIKA TOPLINSKOM DISOCIJACIJOM

Toplinska disocijacija različitih tvari može se provoditi u epruvetama, epruvetama, tikvicama i retortama od vatrostalnog stakla ili u željeznim retortama.

DOBIVANJE KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM NEKIH METALNIH OKSIDA (HgO, Ag 2 O, Au 2 O 3, IrO 2 i dr.)

Iskustvo. Toplinska razgradnja crvenog živinog oksida.

2HgO \u003d 2Hg + O 2 - 2x25 kcal.
Od 10 g crvenog živinog oksida dobije se 500 ml kisika.

Za pokus se koristi epruveta od vatrostalnog stakla duljine 17 cm i promjera 1,5 cm sa savijenim donjim krajem duljine 3-4 cm, kao što je prikazano na 3-5 g crvenog živinog oksida ulije se u donju kraj. Gumeni čep s odvodnom cijevi umetne se u epruvetu učvršćenu u nosaču u nagnutom položaju, kroz koji se kisik oslobođen tijekom zagrijavanja uklanja u kristalizator s vodom.

Kad se crveni živin oksid zagrije na 500°, iz izlazne cijevi se oslobađa kisik i na stijenkama epruvete pojavljuju se kapljice metalne žive.

Kisik je slabo topljiv u vodi, pa se skuplja metodom istiskivanja vode nakon potpunog uklanjanja zraka iz uređaja.

Na kraju pokusa prvo se odvodna cijev izvadi iz kristalizatora s vodom, zatim se ugasi plamenik i, uzimajući u obzir toksičnost živinih para, otvori se čep tek nakon što se cijev potpuno ohladi.

Umjesto epruvete, možete koristiti retortu sa prijemnikom za živu.

Iskustvo. Toplinska razgradnja srebrovog oksida. Jednadžba reakcije:

2Ag 2 O \u003d 4Ag + O 2 - 13 kcal.

Zagrijavanjem crnog praha srebrnog oksida u epruveti s izlaznom cijevi oslobađa se kisik koji se skuplja nad vodom, a na stijenkama epruvete ostaje sjajni sloj srebra u obliku zrcala.

PROIZVODNJA KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM OKSIDA KOJI, KADA SE OBNAVLJAJU, PRIJELAZOM U OKSIDE NIŽE VALENCIJE, OSLOBAĐAJU DIO KISIKA

Iskustvo. Toplinska razgradnja olovnih oksida. Kao rezultat međumolekularnih redoks reakcija oslobađa se kisik:

A) 2PbO 2 \u003d 2PbO + O 2;
b) 2Pb 3 O 4 \u003d 6PbO + O 2;
PbO2 290-320°→ Pb 2 O 3 390-420°→ Pb 3 O 4 530-550°→PbO.

Crveni olov (Pb 3 O 4 ili 2PbO PbO 2)

Crveno olovo

Olovni oksid (IV) PbO 2

Olovni oksid (IV) PbO 2

Pri toplinskoj razgradnji iz 10 g olovnog dioksida dobije se oko 460 ml kisika, a iz 10 g Pb 3 O 4 oko 160 ml kisika.

Dobivanje kisika iz olovnih oksida zahtijeva intenzivnije zagrijavanje.

S jakim zagrijavanjem tamnosmeđeg praha PbO 2 ili narančastog Pb 3 O 4 u epruveti nastaje žuti prah olovnog oksida PbO; uz pomoć tinjajućeg krhotina možete osigurati oslobađanje kisika.

Epruveta nakon ovog pokusa nije prikladna za daljnju upotrebu, jer. kod jakog zagrijavanja olovni oksid se spaja sa staklom.

Iskustvo. Toplinska razgradnja mangan dioksida.

3MnO 2 \u003d Mn 3 O 4 + O 2 - 48 kcal.
Iz 10 g manganovog dioksida (piroluzita) dobije se oko 420 ml kisika. U tom slučaju, epruveta se zagrijava do svijetlocrvene topline.

Za dobivanje velike količine kisika proces razgradnje piroluzita provodi se u željeznoj cijevi duljine 20 cm zatvorenoj na jednom kraju.Drugi kraj je zatvoren čepom s cijevi kroz koju se odvodi kisik.

Željezna cijev se zagrijava pomoću peći za spaljivanje ili plinskog plamenika Teklu s mlaznicom u obliku lastinog repa.

Iskustvo. Toplinska razgradnja kromnog anhidrida. Kisik nastaje kao rezultat intramolekularne redoks reakcije:

4CrO 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 3O 2 - 12,2 kcal.

Krom (VI) oksid CrO 3 [kromov anhidrid]

Kromov oksid (III) Cr 2 O 3

Kromov oksid (III) Cr 2 O 3

Toplinska razgradnja kromovog anhidrida (higroskopna, tamnocrvena krutina) oslobađa kisik i formira zeleni prah kromovog oksida, Cr 2 O 3 .

PROIZVODNJA KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM PEROKSIDA

Iskustvo. Toplinska razgradnja barijevog peroksida BaO 2 . Reverzibilna reakcija odvija se na sljedeći način:

2VaO 2 + 38 kcal ← 500° 700°→ 2VaO + O 2 .
S jakim zagrijavanjem barijevog peroksida BaO 2, peroksidna veza se prekida uz stvaranje barijevog oksida i oslobađanje kisika.

Iz 10 g barijevog peroksida dobije se oko 660 ml kisika.

Umjesto barijevog peroksida može se koristiti i natrijev peroksid. Tada ekspanzija ide prema jednadžbi

2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 O + O 2.
Pokus se izvodi u epruveti s izlaznom cijevi.

Iskustvo. Toplinska razgradnja kalijevog klorata. Kalijev klorat se različito raspada ovisno o temperaturi. Kad se zagrije na 356°, topi se, a na 400° se raspada po jednadžbi

2KSlO 3 \u003d KClO 4 + KCl + O 2.

U tom slučaju se oslobađa samo jedna trećina kisika sadržanog u spoju i talina se skrutne. Ovaj fenomen se objašnjava činjenicom da je dobiveni spoj KClO 4 stabilniji i vatrostalniji.

Kad se kalijev klorat zagrije na 500°, stvaranje kalijevog perklorata je intermedijarna reakcija. Proširenje se u ovom slučaju odvija prema jednadžbama:

A) 4KSlO 3 = 3KSlO 4 + KCl + 71 kcal;
b) 3KSlO 4 = 3KSl + 6O 2 - 24 kcal;
4KSlO 3 \u003d 4KSl + 6O 2 + 52 kcal.
Toplinska razgradnja kalijevog klorata provodi se u maloj retorti, koja je pomoću odvodne cijevi sa sigurnosnom cijevi povezana s kristalizatorom napunjenim vodom (ili pneumatskom kupkom). Uređaj je sastavljen u skladu s. Da bi se izbjegla eksplozija, u retortu se ulijeva čisti KClO 3, bez primjesa organskih tvari.

Kako bi se izbjeglo nasilno raspadanje, koje može uzrokovati pucanje retorte, zagrijavanje se provodi pažljivo.

Oslobođeni kisik skuplja se u razne posude iznad vode. Kada žele dobiti spori protok kisika, kalijev klorat se razrjeđuje miješanjem sa suhom kuhinjskom soli.

Iskustvo. Toplinska razgradnja kalijevog klorata u prisutnosti katalizatora. U prisutnosti katalizatora (MnO 2 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 i CuO) kalijev klorat se lako i potpuno razgrađuje na nižoj temperaturi (bez stvaranja intermedijarnog spoja, kalijevog perklorata) prema jednadžbi:

2KSlO 3 \u003d 2KSl + 3O 2 + 19,6 kcal.
Kada se doda mangan dioksid, KClO 3 se raspada već na 150-200 °; Proces ima sljedeće međukorake:

2KSlO 3 + 6MnO 2 → 2KSl + 6MnO 3 → 2KSl + 6MnO 2 + 3O 2 + 19,6 kcal.
Udio dodanog mangan dioksida (piroluzita) je od 5 do 100% mase kalijevog klorata.

Epruveta s kalijevim kloratom zatvori se čepom kroz koji se provuku dvije staklene cjevčice. Jedna cijev služi za odvođenje kisika u kristalizator s vodom, druga, vrlo kratka cijev, savijena pod pravim kutom sa zatvorenim vanjskim krajem, sadrži fini prah crnog mangan dioksida MnO 2 .

Uređaj je sastavljen u skladu s. Kad se epruveta zagrije na približno 200°, u kristalizatoru s vodom ne oslobađaju se mjehurići kisika. Ali čim kratku epruvetu s mangan dioksidom podignete i lagano kucnete po njoj, u epruvetu će ući mala količina mangan dioksida i odmah će započeti brzo oslobađanje kisika.

Nakon završetka pokusa i hlađenja aparature, smjesa mangan dioksida i kalijevog klorida se prelije u vodu. Nakon otapanja kalijevog klorida, teško topljivi mangan dioksid se odfiltrira, dobro ispere na filteru, osuši u sušioniku i spremi za daljnju upotrebu kao katalizator. Ako je potrebno dobiti veliku količinu kisika, proces razgradnje se provodi u retortama od vatrostalnog stakla ili u retortama od lijevanog željeza.

Toplinska dekompozicija kalijevog klorata u prisutnosti mangan dioksida najprikladnija je od suhih metoda za dobivanje kisika.

Ovaj eksperiment se radi s drugim katalizatorima - Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 i CuO.

Iskustvo. Dobivanje kisika zagrijavanjem kalijevog klorata, smjese kalijevog klorata s manganovim dioksidom i manganovim dioksidom. Za pokus su potrebni sljedeći instrumenti: tri epruvete od vatrostalnog stakla s izlaznim cijevima, tri cilindra zapremine po 100 ml, tri plinska plamenika, tri kristalizatora i tri stalka sa stezaljkama.

Instalacija je sastavljena u skladu s. Kristalizatori i cilindri napunjeni su vodom, blago zatamnjenom kalijevim permanganatom ili fuksinom S.

U prvu epruvetu ulijte 1 g čistog KClO 3, u drugu 0,5 g KClO 3 i 0,5 g MnO 2, a u treću 1 g MnO 2 . Posebna se pažnja posvećuje tome da epruvete budu čiste i da u njih ne dospiju zrnca pluta.

Ispod epruveta postavljaju se pažljivo podešeni plinski plamenici koji gore istim, ne baš jakim, nesvjetlećim plamenom i emitiraju istu količinu topline, tako da vrhom plamena zagrijavaju tvar u epruveti.

Ubrzo se iz cijevi u kojoj se nalazi smjesa kalijevog klorata i mangan dioksida počinje oslobađati kisik, a reakcija završava prije nego što se počne oslobađati u drugim cijevima.

Povećanje zagrijavanja preostale dvije epruvete. Čim se kalijev klorat otopi i počne oslobađati kisik, smanjite plamen kako ne bi došlo do nasilnog ispuštanja plina. U epruveti s mangan dioksidom kisik se počinje oslobađati tek nakon što se sadržaj epruvete zagrije do crvene vrućine. Kisik koji se oslobađa iz svake cijevi skuplja se u kristalizatorima istiskivanjem obojene vode iz cilindara.

Na kraju pokusa plamenici se ugase, izlazne cijevi se uklone, zatim se iz srednje epruvete na gore opisani način izdvoji mangan dioksid.

Provedeni eksperiment jasno pokazuje značajke ove tri različite metode dobivanja kisika.

PROIZVODNJA KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM BROMATA I JODATA

Ponašanje ovih soli tijekom zagrijavanja razmatrano je pri proučavanju svojstava bromata i jodata. Njihova se razgradnja provodi u epruvetama s izlaznim cijevima; oslobođeni kisik skuplja se iznad vode.

DOBIVANJE KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM NITRATA

Prema tome kako se nitrati razlažu zagrijavanjem, mogu se podijeliti u tri skupine:

1. Nitrati koji se razgrađuju kao rezultat intramolekularnih redoks reakcija na nitrite i kisik. Ova skupina uključuje nitrate alkalijskih metala. Reakcije se odvijaju prema jednadžbama:

2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2,
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2.
2. Nitrati koji se razlažu kao rezultat intramolekularnih redoks reakcija na metalni oksid, dušikov dioksid i kisik. U ovu skupinu spadaju nitrati svih metala, osim alkalijskih i plemenitih metala. Na primjer:

2Pb (NO 3) 2 \u003d 2PbO + 4NO 2 + O 2,
2Cu(NO 3) 2 \u003d 2CuO + 4NO 2 + O 2,
2Hg (NO 3) 2 \u003d 2HgO + 4NO 2 + O 2.
3. Nitrati koji se razlažu kao rezultat intramolekularnih redoks reakcija na metal, dušikov dioksid i kisik. Ova skupina uključuje nitrate plemenitih metala:

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2.
Nejednaka razgradnja nitrata pri zagrijavanju objašnjava se različitom stabilnošću odgovarajućih nitrita i oksida.

Nitriti alkalijskih metala su stabilni, nitriti olova (ili bakra) su nestabilni, ali su njihovi oksidi stabilni, a što se tiče srebra, i nitriti i oksidi su nestabilni; stoga se pri zagrijavanju nitrata ove skupine oslobađaju slobodni metali.

Iskustvo. Toplinska razgradnja natrijevog ili kalijevog nitrata. Natrijev ili kalijev nitrat zagrijava se u epruveti ili retorti s odvodnom cijevi. Na 314° tali se natrijev nitrat, a na 339° kalijev nitrat; Tek nakon što se sadržaj u epruveti ili retorti užari, počinje razgradnja nitrata prema gore navedenim jednadžbama.

Razgradnja teče znatno lakše ako se taljenje nitrata spriječi njihovim miješanjem s mangan-dioksidom ili natrijum-vapnom, koji je mješavina NaOH i CaO.

Toplinska razgradnja nitrata olova i srebra razmatrana je u pokusima proizvodnje dušikovog dioksida.

PROIZVODNJA KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM PERMANGANATA

Iskustvo. Toplinska razgradnja kalijevog permanganata. Jednadžba reakcije:

2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2.
Ova intramolekularna redoks reakcija događa se na približno 240°. Toplinska razgradnja provodi se u suhoj epruveti (ili retorti) s cijevi za odvod plina. Ako se želi dobiti čisti kisik bez tragova prašine koja nastaje pri termičkoj razgradnji, u grlić epruvete (ili retorte) umetne se štapić od staklene vune.

Ovo je prikladan način za dobivanje kisika, ali je skup.

Nakon završetka pokusa i hlađenja epruvete (ili retorte) u nju se ulije nekoliko mililitara vode, sadržaj se dobro promućka i promatra se boja nastalih tvari (K 2 MnO 4 je zelena, a MnO 2 je tamnosmeđa).

Zbog svojstva kalijeva permanganata da zagrijavanjem oslobađa kisik, koristi se zajedno sa sumporom, ugljenom i fosforom u raznim eksplozivnim smjesama.

Dobivanje kisika toplinskom razgradnjom kalijeva permanganata

Na 2 MnO 4

Mangan dioksid MnO 2

Mangan dioksid MnO 2

Mangan dioksid MnO 2

PROIZVODNJA KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM PERSUFATA

Iskustvo. Za pokus se koristi svježe pripremljeni amonijev persulfat, jer tijekom skladištenja mijenja svoj sastav. Amonijev persulfat (krutina) zagrijavanjem se raspada prema sljedećoj jednadžbi:

(NH 4) 2 S 2 O 8 \u003d (NH 4) 2 SO 4 + SO 2 + O 2.
Za oslobađanje kisika od nečistoća sumpornog dioksida, plinska smjesa se propušta kroz otopinu NaOH, koja veže sumporov dioksid u obliku natrijevog sulfita. Toplinska razgradnja provodi se u epruveti s izlaznom cijevi.

PROIZVODNJA KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM PERKLORATA

Ova se metoda razmatra kada se opisuje iskustvo dobivanja kisika toplinskom razgradnjom kalijevog klorata bez katalizatora; u ovom slučaju perklorat je intermedijer.

PROIZVODNJA KISIKA TERMIČKOM RAZGRADNJOM PERKARBONATA

Iskustvo. Natrijev perkarbonat se zagrijavanjem razlaže prema jednadžbi:

2K 2 C 2 O 6 \u003d 2K 2 CO 3 + 2CO 2 + O 2.
Da bi se kisik oslobodio nečistoća ugljičnog dioksida, plinska smjesa se propušta kroz otopinu kalcijevog ili barijevog hidroksida.

Kisik se može dobiti i spaljivanjem oksigenit. Oksigenit se naziva rijetka smjesa od 100 mas. uključujući KClO3, 15 tež. uključujući MnO 2 i malu količinu ugljene prašine.

Kisik dobiven ovom metodom onečišćen je primjesom ugljičnog dioksida.

Uz tvari koje se zagrijavanjem razgrađuju uz oslobađanje kisika, postoje mnoge tvari koje zagrijavanjem ne oslobađaju kisik. Kako bi to potvrdili, rade pokuse sa zagrijavanjem CuO, CaO, Na 2 SO 4 itd.

II. MOKRE METODE DOBIVANJA KISIKA

PROIZVODNJA KISIKA RAZGRADNJOM PEROKSIDA ALKALNIH METALA S VODOM

Reakcija se odvija prema jednadžbi:

2Na 2 O 2 + 4H 2 O \u003d 4NaOH + 2H 2 O + O 2.
Ovo je vrlo egzotermna reakcija koja se odvija na hladnom i ubrzava se katalizatorima - solima bakra, nikla, kobalta (na primjer, CuSO 4 .5H 2 O, NiSO 4 .7H 2 O i CoSO 4 .7H 2 O).

Prikladan za dobivanje kisika je oksilit - mješavina natrijeva peroksida Na 2 O 2, kalija K 2 O 2 i bezvodnog bakrenog sulfata. Ova se smjesa skladišti u dobro zatvorenim željeznim kutijama, zaštićena od atmosferske vlage (koja je razgrađuje, vidi jednadžbu prethodne reakcije) i ugljičnog dioksida s kojim reagira prema jednadžbi:

Na 2 O 2 + 2SO 2 = 2Na 2 SO 3 + O 2 + 113 kcal.
Iskustvo. Prstohvat natrijevog peroksida (ili oksilita) ulije se u epruvetu (čašu ili tikvicu) s malom količinom hladne vode; u tom se slučaju opaža brzo oslobađanje kisika i posuda se zagrijava.

Ako se pokus provodi u posudi s izlaznom cijevi, tada se može skupiti oslobođeni kisik.

PROIZVODNJA KISIKA RAZGRADNJOM PEROKSIDA KISELINAMA U PRISUTNOSTI KATALIZATORA, NA PRIMJER MnO 2 ILI PbO 2

Iskustvo. Dodajte razrijeđenu HCl u epruvetu s barijevim peroksidom i mangan dioksidom; u ovom slučaju, kisik se oslobađa kao rezultat reakcije:

2VaO 2 + 4NCl = 2VaSl 2 + 2N 2 O + O 2.
Kada se PbO 2 koristi kao katalizator, u smjesu se dodaje razrijeđeni HNO 3 .

PROIZVODNJA KISIKA KATALITIČKOM RAZGRADNJOM VODIKOVOG PEROKSIDA

Jednadžba reakcije:

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2.
Pri proučavanju svojstava vodikovog peroksida uočavaju se čimbenici koji pogoduju njegovoj razgradnji, te se provode pokusi njegove razgradnje pod utjecajem mangan dioksida i otopine koloidnog srebra.

Iskustvo. U stakleni cilindar s 50 ml vode i 10-15 ml perhidrola(30% otopina H 2 O 2) dodati malo fino usitnjenog praha mangan dioksida; dolazi do brzog oslobađanja kisika uz stvaranje pjene (ta je pojava vrlo slična vrenju).

Pokus se može raditi i u epruveti, a umjesto perhidrola može se koristiti 3% otopina vodikovog peroksida.

Umjesto MnO 2 može se koristiti koloidna otopina srebra.

PROIZVODNJA KISIKA DJELOVANJEM KALIJEVA PERMANGANATA NA VODIKOV PEROKSID (U KISELOJ, NEUTRALNOJ I ALKALNOJ SREDINI)

Reakcija se odvija prema dolje navedenim jednadžbama; vodikov peroksid je redukcijsko sredstvo:

2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 \u003d 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O + 5O 2,
2KMnO 4 + 2H 2 O + 3H 2 O 2 \u003d 2MnO 2 + 2KOH + 4H 2 O + 3O 2,
2KMnO 4 + 2KOH + H 2 O 2 \u003d 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O + O 2.
Iskustvo. Dobivanje lako regulirane istosmjerne struje kisika oksidacijom vodikovog peroksida na hladnoći kalijev permanganat u alkalnom mediju. 3-5%-tna otopina vodikovog peroksida zakiseljena 15%-tnom otopinom H2SO4 ulije se u Bunsenovu tikvicu, a 10%-tna otopina kalijevog permanganata ulije se u lijevak za kapanje učvršćen na grlu tikvice.

Pomoću slavine lijevka za kapaljku može se kontrolirati i protok otopine permanganata u tikvicu i protok kisika. Tijekom pokusa u tikvicu se kap po kap unosi otopina KMnO 4 .

Bunsenovu tikvicu u pokusu možemo zamijeniti Wurtz tikvicom ili tikvicom s dva grla.

Iskustvo. Proizvodnja kisika oksidacijom vodikovog peroksida mangan dioksidom u kiselom mediju. Jednadžba reakcije:

MnO 2 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 \u003d MnSO 4 + 2 H 2 O + O 2.
Reakcija se odvija na hladnom; stoga za pokus možete koristiti bilo koji uređaj koji omogućuje međudjelovanje na hladnom između krute i tekuće tvari kako bi se dobio stalan protok plina (Kippov aparat ili Wurtzova tikvica, Bunsenova tikvica ili tikvica s dva grla s lijevak za ispuštanje).

Tijekom pokusa koristi se mangan dioksid u komadima, 15% H 2 SO 4 i 3-5% otopina vodikovog peroksida.

Iskustvo. Dobivanje kisika oksidacijom vodikovog peroksida s kalijevim fericijanidom u lužnatom mediju. Jednadžba reakcije:

2K 3 + H 2 O 2 + 2KOH \u003d 2K 4 + 2H 2 O + O 2.
Reakcija se odvija na hladnom; za dobivanje istosmjerne struje kisika koriste se uređaji navedeni u prethodnom pokusu, čvrsti kalijev fericijanid, 6-10% otopina kalijevog oksid hidrata i 3-5% otopina vodikovog peroksida.

Iskustvo. Dobivanje kisika zagrijavanjem kromata (bikromat ili kromni anhidrid) koncentriranom sumpornom kiselinom. Zbog reverzibilne reakcije koja se odvija prema jednadžbi:

2CrO 4 2- + 2H + ↔ Cr 2 O 7 2- + H 2 O,
u kiseloj sredini uvijek je prisutan dikromat, a ne kromat.

Između koncentrirane sumporne kiseline i bikromata odvijaju se sljedeće reakcije:

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 \u003d 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O,
(reakcija dvostruke izmjene i dehidracije)
4CrO 3 + 6H 2 SO 4 \u003d 2Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3O 2.
(redoks reakcija)
Prilikom izvođenja pokusa u epruveti se oslobađa kisik i narančasta boja (karakteristika bikromata) prelazi u zelenu (karakteristika soli trovalentnog kroma).

III. DOBIVANJE KISIKA IZ TEKUĆEG ZRAKA

Za ukapljivanje zraka koristi se princip prema kojem, kada se plin širi bez vanjskog rada, dolazi do značajnog smanjenja temperature (Joule-Thomsonov efekt).

Većina plinova se zagrijava kada se komprimira i hladi kada se širi. Prikazan je shematski prikaz rada Linde stroja koji služi za ukapljivanje zraka.

Kompresor B uz pomoć klipa komprimira do 200 atm zrak doveden kroz ventil A, pročišćen od ugljičnog dioksida, vlage i tragova prašine. Toplina nastala tijekom kompresije apsorbira se u hladnjaku D hlađenom tekućom vodom. Nakon toga se otvara ventil C i zrak ulazi u posudu E, gdje se širi do tlaka od 20 atm. Zbog ovog širenja zrak se hladi na otprilike -30°. Iz posude E zrak se vraća u kompresor B; prolazeći kroz vanjsku cijev zavojnice G, hladi usput novi dio stlačenog zraka, koji ide prema njoj duž unutarnje cijevi zavojnice. Drugi dio zraka se tako ohladi na približno -60°. Ovaj proces se ponavlja sve dok se zrak ne ohladi na -180°; ova temperatura je dovoljna da se ukapljuje na 20 atm u posudi E. Tekući zrak koji se nakuplja u posudi E odvodi se u cilindar kroz ventil 1. Opisana instalacija radi kontinuirano. Pojedinosti o ovom stroju nisu prikazane na dijagramu. Ovaj stroj poboljšao je J. Claude, nakon čega je postao produktivniji.

Po svom sastavu tekući zrak se razlikuje od običnog atmosferskog zraka; sadrži 54% masenog udjela tekućeg kisika, 44% dušika i 2% argona.

Iskustvo. Da bi se pokazalo kako se svojstva organskih tvari mijenjaju pod utjecajem promjenjivih uvjeta (temperatura i koncentracija kisika), biljke s lišćem i cvjetovima ili tanka gumena cijev uranjaju se u termos s tekućim zrakom pomoću metalnih kliješta.

Kisik se dobiva iz tekućeg zraka na sljedeće načine:

a) frakcijska destilacija (najčešća metoda);

b) otapanje zraka u tekućinama (na primjer, 33% kisika i 67% dušika otapa se u vodi) i ekstrahiranje pod vakuumom;

c) selektivna apsorpcija (drveni ugljen apsorbira 92,5 % volumena kisika i 7,5 % volumena dušika);

d) na temelju razlike u brzinama difuzije kisika i dušika kroz gumenu membranu.

Kisik dobiven termičkom razgradnjom KClO 3 ponekad sadrži tragove klora; dobiven iz nitrata teških i plemenitih metala - dušikovog dioksida; izvedeno iz persulfata - sumporov dioksid; dobiven iz perkarbonata - ugljikov dioksid; dobiven elektrolizom zakiseljene vode – ozona. Kisik proizveden mokrim procesima sadrži vodenu paru.

Da bi se pročistio kisik, on se propušta kroz bocu za ispiranje s lužinom, koja zadržava sve prateće kisele hlapljive spojeve, kroz otopinu KI (da ga oslobodi od ozona) i kroz koncentriranu H 2 SO 4, koja zadržava vodenu paru.

SVOJSTVA KISIKA

FIZIČKA SVOJSTVA

Kisik je plin bez boje, mirisa i okusa.

Njegova gustoća u odnosu na zrak je 1,10563; stoga se može skupljati u posude metodom istiskivanja zraka.

U normalnim uvjetima jedna litra kisika teži 1,43 g, a jedna litra zraka 1,29 g. Vrelište je -183°, talište je -218,88°.

Tekući kisik u tankom sloju je bezbojan, debeli slojevi su plavi; specifična težina tekućeg kisika je 1,134.

Čvrsti kisik je plav i izgleda kao snijeg; njegova specifična težina je 1,426.

Kritična temperatura kisika je -118°; kritični tlak 49,7 atm. (Kisik se skladišti u čeličnim bocama zapremine 50 litara, pod tlakom od 150 atm. Metode skladištenja raznih plinova u čeličnim bocama opisane su u prvom poglavlju.)

U vodi se kisik otapa u vrlo maloj količini: u jednoj litri vode pri 20 ° i tlaku od 760 mm Hg. Umjetnost. Otapa se 31,1 ml kisika. Stoga se može skupljati u epruvetama, cilindrima ili plinometrima metodom istiskivanja vode. Kisik se bolje otapa u alkoholu nego u vodi.

Da biste koristili gasometar (), morate ga moći napuniti vodom i plinom pod atmosferskim tlakom, kao i iznad i ispod atmosferskog tlaka; moći ispuštati plin iz gasometra.

Najprije se gasometar A napuni vodom kroz lijevak B, s otvorenim slavinama C i D i zatvorenim otvorom E. Voda, ulazeći u gasometar iz lijevka B kroz slavinu C, istiskuje zrak iz njega kroz slavinu D.

Za punjenje gasometra plinom pod određenim tlakom, zatvorite ventile C i B i otvorite otvor E: ako su oba gornja ventila čvrsto pričvršćena, voda ne istječe iz gasometra. Kraj cijevi je umetnut kroz rupu E kroz koju struji plin pod tlakom većim od atmosferskog. Plin se nakuplja u gornjem dijelu gasometra, istiskujući iz njega vodu, koja izlazi kroz otvor E. Nakon što je plin gotovo u potpunosti ispunjen gasometru, otvor E se zatvara. Prilikom punjenja gasometra plinom pod atmosferskim ili sniženim tlakom, cijev kroz koju ulazi plin spojena je na otvoreni ventil B, zatim se otvori otvor E, a ventil C ostane zatvoren.Voda koja istječe iz otvora E usisava plin u gasometar. Nakon što je gasometar gotovo potpuno napunjen plinom, zatvorite otvor E i ventil B.

Za ispuštanje plina, napunite lijevak B vodom, otvorite slavinu C; Voda ulazeći u gasometar istiskuje iz njega plin koji izlazi kroz otvorenu slavinu E).

U rastaljenom stanju neki metali, poput platine, zlata, žive, iridija i srebra, otapaju oko 22 volumena kisika koji se oslobađa njihovim skrućivanjem uz specifičan zvuk, posebno svojstven srebru.

Molekula kisika je vrlo stabilna, sastoji se od dva atoma; na 3000° samo 0,85% molekula kisika disocira na atome.

Gasometri nisu samo laboratorijski. Na fotografiji su bečki plinometri - to su 4 velike građevine koje se nalaze u Beču (Austrija) i izgrađene su 1896.-1899. Nalaze se u Simmeringu, jedanaestom okrugu grada. Od 1969. do 1978. grad je napustio korištenje koksnog plina u korist prirodnog plina, a plinomjeri su zatvoreni. 1999.-2001. obnovljeni su i postali su višenamjenski kompleksi (Wikipedia).

KEMIJSKA SVOJSTVA

Po svojoj kemijskoj aktivnosti kisik je drugi, odmah iza fluora.

Spaja se s drugim elementima izravno ili tvori spojeve neizravno. Izravna veza kisika može teći snažno i sporo. Spoj kisika s elementima ili složenim tvarima naziva se oksidacija ili izgaranje. Uvijek se odvija oslobađanjem topline, a ponekad i svjetlosti. Temperatura na kojoj se odvija oksidacija može varirati. Neki se elementi spajaju s kisikom na hladnoći, drugi tek kad se zagriju.

U slučaju da tijekom kemijske reakcije količina oslobođene topline premašuje njezine gubitke kao rezultat zračenja, toplinske vodljivosti itd., dolazi do snažne oksidacije (npr. izgaranje metala i nemetala u kisiku), inače dolazi do spore oksidacije. (na primjer, fosfor, ugljen, željezo, životinjsko tkivo, pirit itd.).

Ako se spora oksidacija odvija bez gubitka topline, dolazi do porasta temperature, što dovodi do ubrzanja reakcije, a spora reakcija može postati energična kao rezultat samoubrzavanja.

Iskustvo. Primjer samoubrzavanja spore reakcije. Uzmite dva mala komada bijelog fosfora. Jedan od njih je omotan filter papirom. Nakon nekog vremena komadić fosfora zamotan u papir se zapali, dok nezamotan nastavlja polagano oksidirati.

Ne postoji jasna granica između snažne i spore oksidacije. Snažnu oksidaciju prati oslobađanje velike količine topline i svjetlosti; spora oksidacija ponekad je popraćena hladnom luminiscencijom.

Izgaranje također teče drugačije. Tvari koje pri izgaranju prelaze u stanje pare (natrij, fosfor, sumpor i dr.), gore uz stvaranje plamena; tvari koje pri izgaranju ne stvaraju plinove i pare izgaraju bez plamena; izgaranje nekih metala (kalcija, magnezija, torija itd.) prati oslobađanje velike količine topline, a vrući oksidi koji pritom nastaju imaju sposobnost emitiranja puno svjetla u vidljivom području spektar.

Tvari koje tijekom oksidacije oslobađaju veliku količinu topline (kalcij, magnezij, aluminij) sposobne su istisnuti druge metale iz njihovih oksida (na ovom se svojstvu temelji aluminotermija).

Izgaranje u čistom kisiku odvija se puno snažnije nego u zraku, u kojem se usporava zbog činjenice da sadrži oko 80% dušika, koji ne podržava izgaranje.

GARENJE RAZNIH TVARI U KISIKU

Pokusi koji ilustriraju izgaranje u kisiku provode se u tikvicama debelih stijenki i širokih grla zapremine 2,5-3 l (), na čije dno treba nasuti tanak sloj pijeska (ako to nije učinjeno, onda kada kap rastaljenog metala udari u dno posude, posuda može prsnuti ).

Za izgaranje u kisiku tvar se stavlja u posebnu žlicu od debele željezne (ili bakrene) žice spljoštene na kraju ili se na kraj žice pričvrsti uzorak za spaljivanje.

Iskustvo. Paljenje i izgaranje u kisiku tinjajućeg iverja (ili svijeće). Kad se tinjajući iver (ili svijeća) stavi u posudu s kisikom, iver se zapali i gori jakim plamenom. Ponekad se iver zapali uz malu eksploziju. Opisano iskustvo uvijek se koristi za otkrivanje slobodnog kisika ( * Dušikov oksid daje sličnu reakciju).

Iskustvo. Izgaranje ugljena u kisiku. Jednadžba reakcije:

C + O 2 \u003d CO 2 + 94,3 kcal.
Ako se komad tinjajućeg ugljena, pričvršćen na kraju željezne žice, unese u posudu s kisikom, ugljen izgara uz oslobađanje velike količine topline i svjetlosti. Ugljični dioksid koji nastaje izgaranjem otkriva se pomoću plavog lakmus papira navlaženog vodom ili propuštanjem plinovitih produkata izgaranja kroz otopinu kalcijevog hidroksida.

Iskustvo spaljivanja ugljena u kisiku koji se oslobađa tijekom toplinske razgradnje KClO 3 već je provedeno u proučavanju svojstava kalijevog klorata.

Iskustvo. Spaljivanje sumpora u kisiku. Jednadžba reakcije:

S + O 2 \u003d SO 2 + 71 kcal.
Kada se zapaljena sumporna boja unese u posudu s kisikom, opaža se jače gorenje sumpora u kisiku i osjeća se oštar miris sumporovog dioksida. Kako bi se spriječilo širenje ovog otrovnog plina po laboratoriju, posuda se na kraju eksperimenta dobro zatvori.

Izgaranje sumpora u kisiku koji se oslobađa tijekom toplinske razgradnje kalijevog klorata opisano je u proučavanju svojstava KClO 3 .

Iskustvo. Izgaranje bijelog i crvenog fosfora u kisiku. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + 2x358,4 kcal.
Kratko i široko grlo tikvice (ili staklenke) zapremine 0,5-2 litre, postavljeno na pladanj s pijeskom, zatvori se čepom s metalnom žličicom i kroz nju provuče staklena cjevčica čija os treba prođite kroz sredinu žlice ().

Istovremeno s punjenjem tikvice kisikom (istiskivanjem zraka) komadić bijelog fosfora veličine zrna graška odreže se u mužaru pod vodom, lagano stisne filtar papirom da se uklone tragovi vode i stavi u metalnu žlicu s metalnim hvataljkama. . Žlica se spusti u tikvicu, zatvori, a staklenim štapićem (ili žicom) zagrijanim na 60-80°C dotakne se fosfor koji se uvuče kroz staklenu cjevčicu.

Fosfor se zapali i gori jakim plamenom stvarajući fosforov pentoksid kao bijeli dim (uzrokuje kašalj).

Ponekad se bijeli fosfor zapali u kisiku bez dodirivanja zagrijane staklene šipke ili žice. Stoga se preporuča koristiti fosfor pohranjen u vrlo hladnoj vodi; treba ga istisnuti filtar papirom bez ikakvog trenja i općenito sve pripreme za unošenje u posudu s kisikom treba provesti što je moguće brže. Ako fosfor Nakon izgaranja fosfora žličicom izvadite pluteni čep, u tikvicu ulijte malo vode i provjerite s plavim lakmus papirom.

Ako dio fosfora ostane neoksidiran, žlica se spušta u kristalizator s vodom. Ako je sav fosfor izgorio, tada se žlica kalcinira pod propuhom, ispere vodom i osuši na plamenu plamenika.

U izvođenju ovog pokusa rastaljeni bijeli fosfor nikada se ne uvodi u posudu s kisikom. To se ne može učiniti, prvo, jer se fosfor može lako proliti, i, drugo, jer u ovom slučaju fosfor gori u kisiku previše burno, raspršujući prskanje na sve strane koje mogu pasti na eksperimentatora; prskanje fosfora rasprsne posudu, čiji fragmenti mogu ozlijediti druge.

Zato treba na stolu stajati kristalizator s vodom, u koji se može baciti fosfor, ako se zapali kad se cijedi filter papirom; potrebno je imati i koncentriranu otopinu KMnO 4 ili AgNO 3 (1:10) za prvu pomoć u slučaju fosfornih opeklina.

Umjesto bijelog fosfora može se koristiti suhi crveni fosfor. Da biste to učinili, crveni fosfor je prethodno pročišćen, temeljito ispran vodom i osušen.

Crveni fosfor se zapali na višoj temperaturi, pa se zapali jako vrućom žicom.

Nakon spaljivanja, iu ovom slučaju, u tikvicu ulijte malo vode, dobivenu otopinu ispitajte lakmusom i zapalite žlicu na propuhu.

U oba pokusa treba koristiti naočale od tamnog stakla.

Iskustvo. Izgaranje u kisiku metalnog natrija. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 + 119,8 kcal.
Natrij se spaljuje u malom lončiću od čistog kalcijevog oksida, krede ili azbestnog kartona, ali ne u metalnoj žlici, koja se od topline koja se oslobađa pri sagorijevanju natrija u kisiku može i sama rastopiti i izgorjeti.

Natrij se zapali i unese u posudu s kisikom, u kojoj gori vrlo jakim plamenom; njegovo izgaranje treba promatrati kroz zaštitne tamne naočale.

Lonac pripremljen od krede (ili CaO) pričvrsti se s dvije ili tri tanke žice na debelu željeznu (ili bakrenu) žicu () i u nju se stavi komadić metalnog natrija veličine graška, očišćen od oksida.

Kreda, azbest, kalcijev oksid loši su vodiči topline i stoga zapaljuju natrij usmjeravanjem plamena plamenika na njega odozgo puhaljkom. Kako biste se zaštitili od prskanja gorućeg natrija, na cijev za puhanje stavlja se gumena cijev.

Zagrijavanje, taljenje i paljenje natrija na zraku vrši se nad posudom s kisikom.

Ako se natrij ne zapali, tada se puhaljkom uklanja kora koja se stvorila na metalnoj površini, ali to treba činiti vrlo oprezno zbog mogućeg prskanja rastaljenog natrija.

Iskustvo. Izgaranje u kisiku metalnog kalcija. Jednadžba reakcije:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO + 2x152,1 kcal.
U mali lončić od azbestnog kartona stavi se šibica, a na nju se stave komadići kalcija.

Zapalite šibicu i stavite lončić s komadićima kalcija u posudu s kisikom. Kroz zaštitne naočale promatra se paljenje i izgaranje metalnog kalcija sa svijetlim plamenom.

Zapaljeni kalcij također se može dodati u posudu s kisikom (kao što je učinjeno u prethodnom pokusu s natrijem).

Iskustvo. Izgaranje magnezija u kisiku. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

2Mg + O 2 \u003d 2MgO + 2x143,84 kcal.
Na jedan kraj magnezijske trake duljine 20-25 cm, uvijene u obliku spirale, pričvrsti se komadić trnja, a na drugi se pričvrsti željezna žica. Žica se uzme u ruku i, držeći magnezijsku vrpcu u okomitom položaju, zapali se tinja i magnezijeva vrpca unese u posudu s kisikom. Magnezij se pali i izgara kroz zaštitne naočale stvarajući magnezijev oksid.

Na kraju pokusa u posudu se ulije malo vode i uz pomoć indikatora uvjeri u lužnatost otopine nastalog magnezijevog hidroksida.

Pokus se može izvesti s prahom magnezija. Da biste to učinili, uzmite žlicu magnezijevog praha i u nju umetnite pola šibice s glavom. Zapalite šibicu i stavite žlicu u posudu s kisikom.

Međutim, magnezij gori blistavim plamenom na zraku, iako su ovdje oksidativne reakcije kisika znatno oslabljene zbog činjenice da zrak sadrži veliki postotak dušika.

Posuda u kojoj gori magnezij može prsnuti ako se u nju dovoljno brzo ne unese gorući magnezij ili ako gorući magnezij dotakne njezine stijenke.

Jarka svjetlost gorućeg magnezija pronašla je primjenu za osvjetljavanje fotografiranih objekata, a također i kao pokretač nekih reakcija koje se odvijaju pod utjecajem kratkih svjetlosnih valova, na primjer, sinteza HCl iz elemenata.

Pri razmatranju svojstava kalijevog klorata opisano je iskustvo spaljivanja njegove smjese s magnezijem.

Iskustvo. Izgaranje u kisiku velikih strugotina cinka. Jednadžba reakcije:

2Zn + O 2 \u003d 2ZnO + 2x83,17 kcal.
U vatrostalnu staklenu cijev duljine 15 cm i unutarnjeg promjera 0,8-1 cm usipaju se velike strugotine cinka (u nedostatku istih može se koristiti i prah, ali tako da kroz njega može proći kisik) i učvrste se. na jednom kraju u vodoravnom položaju u stezaljki stativa.

Kraj cijevi učvršćen u tronošcu spojen je na izvor kisika, a suprotni kraj zagrijavan je plinskim plamenikom.

Kada kisik prolazi kroz cijev, cink se zapali i gori jakim plamenom stvarajući cinkov oksid (bijela krutina). Eksperiment se izvodi pod pritiskom.

Iskustvo. Određivanje količine kisika utrošenog pri izgaranju bakra.

2Cu + O 2 \u003d 2CuO + 2x37,1 kcal.
Uređaj za pokus prikazan je na. Porculanski čamac s 1 g finog praha metalnog bakra umetne se u vatrostalnu cijev duljine 20 cm i unutarnjeg promjera 1,5 cm. Boca za pranje s vodom spojena je na izvor kisika (gasometar ili cilindar).

Gasometar sa zvonom, koji se nalazi desno, napunjen je vodom, obojenom otopinom indiga ili magenta. Ventil plinometra se otvara kako bi kisik koji prolazi kroz uređaj mogao teći ispod zvona.

Otvorite stezaljku između boce za pranje i vatrostalne cijevi i pustite oko 250 ml kisika ispod zvona. Zatvorite stezaljku i zabilježite točan volumen kisika.

Uz pomoć plamenika Teklu lastin rep zagrijava se dio cijevi u kojem se nalazi porculanska lađica. Nakon nekoliko minuta bakar zasvijetli i razina vode u zvonu odmah raste.

Zagrijavanje se nastavlja 35-40 minuta dok se volumen plina u gasometru ne prestane mijenjati.

Ostavite uređaj da se ohladi. ovo postavlja konstantan volumen plina. Zatim se voda dovede na istu razinu i iz podjela plinometra odredi volumen neizreagiranog kisika.

Pokusom je moguće točno odrediti količinu kisika utrošenu za oksidaciju bakra izvaganog prije početka pokusa.

Ne koristite ovaj uređaj za spaljivanje cinka, magnezija ili kalcija u prahu.

Iskustvo. Potvrda zakona stalnosti sastava. Precizno, na stotinke grama, važe se prazan porculanski lončić s poklopcem, koji je prethodno temeljito očišćen, kalciniran i ohlađen u eksikatoru. Zatim se u lončić ulije otprilike 3-4 g finog bakrenog praha i lončić s bakrom se točno izvaže.

Stavite lončić u kosi položaj na porculanski trokut i zagrijavajte ga na laganoj vatri 15-20 minuta. Zatim se poklopac ukloni i snažno zagrije plamenom oksidirajućeg plamenika. Nakon 20-25 minuta pokrijte lončić poklopcem i nastavite zagrijavati. Nakon prestanka zagrijavanja, lončić se ohladi u eksikatoru i točno izvaže.

g 1 = težina praznog lončića s poklopcem;

g 2 = težina praznog lončića s poklopcem i bakrom;

g 3 = težina praznog lončića s poklopcem i bakrenim oksidom.

Dobiveni podaci trebali bi pokazati da je težina kisika vezanog za jedan gram-atom bakra blizu atomske težine kisika.

Ponavljajući pokus s metalnim bakrom i drugim metalima, oni nalaze da se u svim slučajevima kisik spaja s raznim elementima u stalnom količinskom omjeru, au praksi su se uvjerili da je omjer između težine tvari koje ulaze u kemijski spoj uvijek jednak konstantno.

Iskustvo. Izgaranje željeza u kisiku. Jednadžba reakcije:

4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 2x196,5 kcal.
Za pokus se koristi tanka žica od kaljenog čelika promjera 7-8 mm, čiji se jedan kraj zabode u pluteni čep, a na drugi kraj se pričvrsti komadić trna ili se omota koncem i uroni. u rastaljenom sumporu (sumporni fitilj). Kad se čelična spirala s upaljenim tinjalom (ili sumpornim fitiljem) uvede u posudu s kisikom (na čijem bi dnu trebao biti sloj pijeska), spirala izgori, raspršujući iskre.

angelo.edu

Iskustvo. Izgaranje metalnog praha na zraku. Iznad plamena plinskog plamenika instaliranog ispod propuha, izlije se prstohvat praha bakra, cinka, željeza, magnezija, aluminija, antimona.

Iskustvo. Oksidacija metala u zatvorenoj posudi. Iskustvo nam omogućuje da dokažemo da se tijekom pretvaranja metala u okside troši dio zraka i da je povećanje težine metala tijekom njihove oksidacije jednako gubitku težine zraka.

Epruveta s finim željeznim prahom čvrsto je zatvorena gumenim čepom, kroz koji se mora provući staklena cijev na koju se stavlja gumena cijev pomoću stezaljke (). Čep i stezaljka trebaju hermetički zatvoriti cijev.

Nakon vaganja sastavljene aparature, epruveta se zagrijava plamenom plinskog plamenika uz neprekidno mućkanje dok se u prahu ne pojave iskre. Nakon što se epruveta ohladi, provjerava se vaganjem na vagi je li se težina epruvete promijenila. Zatim se u gumenu cijev umetne staklena cijev čiji se kraj spusti u čašu s vodom.

Prilikom otvaranja stezaljke promatrajte kako se voda diže kroz cijev. To je zbog činjenice da je kisik u zraku bio potrošen za oksidaciju željeza i zbog toga se smanjio tlak u uređaju.

Utvrditi malu razliku između težine željeza i težine željeznog oksida moguće je samo uz pomoć dovoljno osjetljivih vaga.

Umjesto epruvete može se koristiti retorta ili tikvica s okruglim dnom, a umjesto gumenog čepa od voštanog pluta.

Slične pokuse izveli su Lomonosov i Lavoisier kako bi dokazali zakon održanja materije.

Iskustvo. Spora oksidacija mokrog željeza. Iskustvo nam omogućuje da utvrdimo da se toplina oslobađa tijekom oksidacije mokrog željeznog praha.

Uređaj se sastoji od termoskopa spojenog na manometar (). Dvije cijevi se uvode u reakcijski prostor termoskopa kroz čvrsto pričvršćen gumeni čep. Prva cijev spojena je na plinski cilindar i služi za dovod kisika. Druga cijev služi za uklanjanje plina; spojen je na Müncke bocu za pranje, u koju se ulijeva voda, nijansirana indigom ili magentom.

U tikvicu za pranje ulijeva se tolika količina vode da, kad se usisa u cijev i napuni, u tikvici ostane još vode koja bi zatvorila izlaz cijevi.

Za izradu termoskopa možete koristiti vanjski dio Drexel boce za pranje od 300 ml s bočnom cijevi. U posudu se umetne epruveta duljine 23 cm i promjera 2,5 cm s blago suženim grlom. Gornji vanjski dio cijevi treba brusiti do grla posude. U nedostatku gore navedenih dijelova, termoskop se može izraditi od Bunsenove tikvice u čiji se grlić pomoću gumenog prstena umetne velika epruveta. Termoskop je povezan s manometrom u obliku slova U, u koji se ulijeva voda obojena magentom.

Manometar ima T-slavinu sa zapornom slavinom, što olakšava njegovo podešavanje.

U konusnoj tikvici pomiješa se 100 g željeznog praha s benzenom, filtrira kroz naborani filter, ispere eterom i brzo (oksidirani željezni prah nije pogodan za pokus) osuši na pločici od poroznog keramičkog materijala.

Željezni prah, temeljito navlažen s 18 ml destilirane vode, posipa se po staklenoj vuni i puni njime cijeli reakcijski prostor termoskopa.

Za uklanjanje zraka iz uređaja, kroz njega se upuhuje jak mlaz kisika. Prisutnost čistog kisika u aparatu utvrđuje se dovođenjem tinjajućeg iverja do izlaza boce za pranje. Zatim zaustavite dotok kisika i izjednačite tekućinu u obje cijevi manometra (iza manometra je ojačan milimetarski papir).

U reakcijskoj posudi kisik se djelomično spaja sa željezom, a nakon nekoliko minuta uočava se apsorpcija tekućine u unutarnju cijev boce za pranje. U ovom slučaju, još malo kisika ulazi u termoskop kako bi se izjednačila razina tekućine u unutarnjoj i vanjskoj cijevi boce za pranje. Ova operacija se ponavlja dva ili tri puta. Promjena tlaka koju pokazuje manometar ukazuje na oslobađanje topline tijekom oksidacije.

Odjeljak o fosforu opisuje pokuse koji pokazuju sporu oksidaciju bijelog fosfora.

Iskustvo. Katalitička oksidacija metilnog alkohola u formaldehid. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

H 3 C-OH + 0,5 O 2 → H 2 C \u003d O + H 2 O + 36 kcal.
Uređaj je sastavljen u skladu s. 50 ml čistog metilnog alkohola ulije se u Wurtzovu tikvicu od 150 ml s produljenim krajem bočne cijevi na promjer od 1 mm. U vatrostalnu cijev duljine 25-30 cm i promjera 1 cm umetne se smotak bakrene mreže dužine 10 cm namotan na deblju bakrenu žicu. U tikvicu za pranje s lijeve strane ulije se voda, a neposredno prije početka pokusa u tikvicu s desne bezbojna otopina sumporne kiseline H 2 SO 3 s fuksinom. Čaša u koju se spušta Wurtzova tikvica mora sadržavati vodu zagrijanu na 30-40 °.

Da bi se proveo eksperiment, voda se zagrijava u čaši na 45-48 °, snažna struja zraka se usisava kroz uređaj pomoću vodene mlazne pumpe, a bakreni rešetkasti valjak se zagrijava Teklu plamenikom, prvo slabim plamenom. , zatim doveden do crvene vrućine.

Strujanje zraka regulirano je na način da nakon uklanjanja plamenika valjak bakrene rešetke ostaje užaren bez zagrijavanja izvana.

Nakon nekog vremena mješavina sumporne kiseline s fuksinom u desnoj boci za pranje poprima intenzivnu crveno-ljubičastu boju.

Paralelno je pokazano da je reakcija otopine formaldehida s bezbojnom otopinom sumporaste kiseline i fuksina karakteristična za aldehid.

Da bi se dobila bezbojna otopina sumporaste kiseline s fuksinom, 0,1 g fuksina se otopi u 300 ml destilirane vode i kroz dobivenu otopinu se propušta sumporni dioksid dok ne nestane boja fuksina. Dobiveni reagens pohranjuje se u bočicu s brušenim čepom. Cijeli doživljaj traje oko pet minuta. Na kraju pokusa ostavite aparaturu da se ohladi u slaboj struji zraka.

Kada se koristi etil alkohol, acetaldehid nastaje prema jednadžbi:

CH 3 CH 2 -OH + 0,5 O 2 → CH 3 CH \u003d O + H 2 O.
Redukcija oksidiranog valjka iz bakrene rešetke metilnim alkoholom opisana je u odjeljku o dušiku (metoda za dobivanje dušika vezanjem atmosferskog kisika s vrućim bakrom).

Iskustvo. Anodna oksidacija, učinak izbjeljivanja kisika u trenutku njegovog oslobađanja.Čaša s otopinom natrijevog sulfata prekrivena je plutenim krugom kroz koji su provučene dvije ugljične elektrode promjera 5-6 mm.

Anoda je nekoliko puta omotana plavo obojenom pamučnom tkaninom, a elektrode su spojene na tri baterije spojene u seriju.

Nakon 2-3 minute prolaska struje, prva dva sloja tkiva, neposredno uz anodu, mijenjaju boju zbog atomskog kisika koji se oslobađa tijekom elektrolize. Drugi i sljedeći slojevi tkiva, kroz koje prolaze već stabilne dvoatomne molekule kisika, ostaju obojeni.

Iskustvo. anodna oksidacija. U čašu se ulije 25% otopina H 2 SO 4 iu nju se spuste dvije olovne elektrode u obliku ploča. Elektrode su spojene na izvor istosmjerne električne struje napona 10 V. Kad se krug zatvori, na anodi se pojavi smeđa boja.

Elektroliza se nastavlja sve dok smeđi olovni dioksid PbO 2 formiran na anodi ne postane vidljiv.

Ako koristite srebrnu anodu, tada se na anodi oslobađa crni oksid srebra Ag 2 O.

Gašenje požara. Znajući što je izgaranje, lako je razumjeti na čemu se temelji gašenje požara.

Požar se može gasiti krutim tvarima, plinovima i parama, tekućinama i pjenama. Za gašenje požara potrebno ga je izolirati od zraka (kisika), za što se posipa pijeskom, solju, zemljom ili pokrije debelim pokrivačem.

Aparati za gašenje požara često se koriste za gašenje požara, koji su opisani u odjeljku o ugljičnom dioksidu.

Pri gašenju zapaljenih skladišta drva, slame, tekstila, papira koriste se tzv. suhi aparati za gašenje požara koji ispuštaju kruti ugljikov dioksid temperature -80°C. U tom slučaju plamen se gasi zbog jakog pada temperature i razrjeđivanja kisika u zraku ugljičnim dioksidom, koji ne podržava izgaranje. Ovi aparati za gašenje požara praktični su za požare u elektranama, telefonskim centralama, tvornicama ulja i lakova, destilerijama itd.

Primjer korištenja plinova za gašenje požara je korištenje sumporovog dioksida, koji nastaje izgaranjem sumpora ubačenog u ložište ili dimnjak, za gašenje čađe koja se zapalila u dimnjaku ložišta.

Najčešća i najjeftinija tekućina za gašenje požara je voda. Snižava temperaturu plamena, a njegove pare sprječavaju da zrak dopre do gorućih predmeta. Međutim, voda se ne koristi za gašenje zapaljenog ulja, benzina, benzena, ulja i drugih zapaljivih tekućina lakših od vode, jer one isplivaju na površinu vode i dalje gore; korištenje vode bi u ovom slučaju samo doprinijelo širenju požara.

Aparati za gašenje požara s pjenom koriste se za gašenje benzina i ulja; pjena koju izbacuju ostaje na površini tekućine i izolira je od kisika u zraku.

PRIMJENE KISIKA

Kisik se koristi kao oksidacijsko sredstvo u proizvodnji dušične, sumporne i octene kiseline, u procesu visokih peći, za podzemnu plinifikaciju ugljena, za plinsko zavarivanje i rezanje metala (plamenom vodika ili acetilen-kisika), za taljenje metala, kvarca. , za dobivanje visokih temperatura u laboratorijima, za disanje uz korištenje raznih uređaja koje koriste piloti, ronioci i vatrogasci.

Bez kisika nijedna životinja ne može postojati.

Za pripremu nekih eksploziva koriste se ugljen, nafta, parafin, naftalin i niz drugih tvari natopljenih tekućim kisikom.

Smjese tekućeg kisika s ugljenim prahom, drvenim brašnom, uljem i drugim zapaljivim tvarima nazivaju se oksilikviti. Imaju vrlo jaka eksplozivna svojstva i koriste se u radovima rušenja.

OZON O 3

Ozon je alotropni oblik kisika. Ime dolazi od grčke riječi "osein", što znači "smrdljiv". Ozon je 1840. otkrio Shenbein.

Ozon se u atmosferi nalazi u vrlo malim količinama: na površini zemlje njegova koncentracija je 10 -7%, a na visini od 22 km od površine zemlje - 10 -6%. Na površini zemlje ozon se nalazi uglavnom u blizini slapova, na morskoj obali (gdje se, kao i atomski kisik, formira pod utjecajem ultraljubičastih zraka), u crnogoričnim šumama (ovdje nastaje kao rezultat oksidacije terpeni i druge organske tvari); ozon nastaje tijekom pražnjenja munje. Na visini od oko 22 km od površine zemlje nastaje iz kisika pod utjecajem ultraljubičastih sunčevih zraka.

Ozon se proizvodi iz kisika; u ovom slučaju potrebno je utrošiti vanjsku energiju (toplinsku, električnu, zračenje). Reakcija se odvija prema jednadžbi:

3O 2 + 69 kcal ↔ 2O 3.

Dakle, pretvorba kisika u ozon je endotermna reakcija u kojoj se volumen plinova smanjuje.

Molekule kisika pod utjecajem toplinske, svjetlosne ili električne energije raspadaju se na atome. Budući da su reaktivniji od molekula, atomi ulaze u kombinaciju s nedisociranim molekulama kisika i tvore ozon.

Količina nastalog ozona je to veća što je temperatura niža i gotovo da ne ovisi o tlaku pri kojem se odvija reakcija. Ograničen je brzinama raspada nastalih molekula ozona i njihovim stvaranjem kao rezultat fotokemijskog djelovanja (tijekom električnih pražnjenja, pod utjecajem zračenja kvarcnih lampi).

Za sve metode dobivanja ozona u uvjetima bliskim običnoj temperaturi karakteristično je njegovo nisko iskorištenje (oko 15%), zbog nestabilnosti ovog spoja.

Razgradnja ozona može biti djelomična (kada se odvija spontano na običnoj temperaturi; u ovom slučaju je proporcionalna koncentraciji) i potpuna (u prisutnosti katalizatora).

Stratosfera na visini od 15-35 km sadrži ozonski omotač koji štiti Zemlju od ultraljubičastog zračenja. Mnogi su čuli za takozvanu "ozonsku rupu". U stvarnosti se radi samo o djelomičnom smanjenju sadržaja ozona, koje je značajno samo iznad južnog pola planeta. Ali čak i ovdje, uništenje ozonskog omotača je samo djelomično. Moguće je da je "ozonska rupa" nastala puno prije pojave čovječanstva. Značajne količine ozona također se stvaraju blizu površine planeta. Jedan od glavnih izvora je antropogeno onečišćenje (osobito u velikim gradovima). Ovaj ozon je daleko od bezopasnog - predstavlja značajan rizik za ljudsko zdravlje i okoliš. - Ed.

Raspodjela ozona na južnoj hemisferi od 21. do 30. rujna 2006. Plava, ljubičasta i crvena označavaju područja s niskim sadržajem ozona, a zelena i žuta područja s višim sadržajem ozona. Podaci NASA-e. (op. ur.)

KEMIJSKE METODE PROIZVODNJE OZONA

Sve reakcije proizvodnje kisika rezultiraju stvaranjem malih količina ozona.

Iskustvo. Proizvodnja ozona djelovanjem koncentrirane sumporne kiseline na kalijev permanganat. Reakcijske jednadžbe:

2KMnO 4 + H 2 SO 4 \u003d 2HMnO 4 + K 2 SO 4 (reakcija izmjene),

2HMnO 4 + H 2 SO 4 \u003d Mn 2 O 7 + H 2 O + H 2 SO 4 (reakcija dehidracije),

Mn 2 O 7 → 2MnO 2 + 3O,

Mn 2 O 7 → 2MnO + 5O (obje reakcije redoks razgradnje mogu se odvijati istovremeno; snažnija razgradnja dovodi do stvaranja MnO),

3O + 3O 2 = 3O 3 (reakcija stvaranja ozona).

U žbuku s malom količinom KMnO 4 pažljivo, bez saginjanja nad žbukom, ulijemo nekoliko kapi koncentrirane H 2 SO 4 .

Anhidrid mangana Mn 2 O 7 nastao prema gornjim jednadžbama teška je zelenkasto-smeđa uljasta tekućina koja se pri 40-50 ° raspada na MnO 2, MnO i atomski kisik, koji u kombinaciji s molekulskim kisikom u zraku stvara ozon .

Umjesto žbuke možete koristiti porculansku šalicu, staklo za sat ili azbestne pločice.

Uveden u atmosferu ozona na vrhu žice, grumen vate natopljen eterom odmah se zapali. Umjesto etera, vata se može navlažiti alkoholom, benzinom ili terpentinom.

Vodom navlažen škrob-jodid indikatorski papir postaje plav od ozona. Ovaj fenomen se objašnjava reakcijom:

2KI + O 3 + H 2 O \u003d I 2 + 2KOH + O 2.
Škrobni jodidni papir dobiva se vlaženjem traka filter papira u smjesi bezbojne koncentrirane otopine kalijevog jodida i škrobne otopine.

Plava boja papira s škrobnim jodom postupno nestaje kako se odvija reakcija između joda i kalijevog hidroksida:

3I 2 + 6KOH = KIO 3 + 5KI + 3H 2 O.
U prisutnosti viška ozona, slobodni jod se oksidira; odvijaju se sljedeće reakcije:

I 2 + 5O 3 + H 2 O \u003d 2HIO 3 + 5O 2,
I 2 + 9O 3 \u003d I (IO 3) 3 + 9O 2.

Interakcija Mn 2 O 7 s vunom

Iskustvo. Proizvodnja ozona djelovanjem koncentrirane dušične kiseline na amonijev persulfat. Izvor atomskog kisika u ovom pokusu je persumporna kiselina, koja nastaje kao rezultat reakcije izmjene amonijevog persulfata i dušične kiseline, a izvor molekularnog kisika je dušična kiselina koja se zagrijavanjem razgrađuje.

Ova metoda proizvodnje ozona temelji se na sljedećim reakcijama:

(NH 4) 2 S 2 O 8 + 2HNO 3 \u003d H 2 S 2 O 8 + 2NH 4 NO 3,

2HNO 3 → 2NO 2 + 0,5 O 2 + H 2 O,
O + O 2 \u003d O 3.
Naprava potrebna za eksperiment prikazana je na. Mala tikvica koja sadrži 2 g amonijevog persulfata i 10 ml koncentrirane dušične kiseline spojena je tankim presjekom na staklenu cijev čiji se kraj spusti u epruvetu s otopinom kalijevog jodida i malom količinom škrob.

Neko vrijeme nakon početka zagrijavanja tikvice na laganoj vatri, otopina u epruveti postaje plava. Međutim, kao rezultat interakcije joda s kalijevim hidroksidom, plava boja ubrzo nestaje.

0,5%-tna otopina indigokarmina ili 1%-tna otopina indiga u koncentriranoj H2SO4 mijenja boju iz plave u blijedožutu zbog oksidacije indiga u izatin ozonom prema jednadžbi:

C 16 H 10 O 2 N 2 + 2O 3 ← 2C 8 H 5 O 2 N + 2O 2 + 63,2 kcal.
Umjesto stošca u ovom pokusu možete koristiti epruvetu s izlaznom cijevi za plin.

Bijeli fosfor, prethodno očišćen od površinskog filma pod vodom, stavlja se metalnim hvataljkama u stakleni cilindar kapaciteta 1,5-2 litre.

U cilindar se ulije destilirana voda tako da pokrije 2/3 fosfornih štapića, te se stavi u kristalizator s vodom zagrijanom na 25°.

Cilindar se može zamijeniti tikvicom od 500 ml, u kojoj se fosfor može zagrijavati dok se ne otopi (približno 44 °) uz stalno miješanje.

Prisutnost ozona detektira se otprilike dva sata nakon početka pokusa karakterističnim mirisom koji podsjeća na češnjak i indikatorskim škrobnim jodnim papirom; ozon se može detektirati ulijevanjem nekoliko kapi titanil sulfata u epruvetu s otopinom uzetom iz cilindra.

Titanil sulfat se dobiva zagrijavanjem pod propuhom u porculanskoj posudi 1 g titanijevog dioksida s dvostrukim volumenom koncentrirane sumporne kiseline do oslobađanja bijelih para. Nakon hlađenja, sadržaj čaše se postupno unosi u 250 ml ledene vode. U vodi se titanijev sulfat Tí (SO 4) 2 pretvara u titanil sulfat.

U prisutnosti ozona, bezbojna otopina titanil sulfata prelazi u žuto-narančastu otopinu pertitanske kiseline, reakcija se odvija prema jednadžbi:

TiOSO 4 + O 3 + 2H 2 O \u003d H 2 TiO 4 + O 2 + H 2 SO 4.

PROIZVODNJA OZONA ELEKTROLIZOM KISELINA

Iskustvo. Dobivanje ozona elektrolizom koncentrirane (oko 50%) sumporne kiseline. Tijekom elektrolize koncentriranog H 2 SO 4 redoks procesi na elektrodama odvijaju se prema sljedećoj shemi:

H 2 SO 4 → HSO 4 - + H + (ioni koncentrirane sumporne kiseline),

H 2 O ↔ OH - + H + (ioni vode),

Na katodi: 2H + 2e - → 2H → H 2 (oslobađa se vodik),

Na anodi: HSO 4 - - 2e - → H 2 S 2 O 8.

Persumporna kiselina se raspada u vodi prema jednadžbi: H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O \u003d 2H 2 SO 4 + H 2 O + O (kisik se oslobađa na anodi).

Dobiveni atomski kisik spaja se s molekularnim kisikom u ozon:

O + O 2 \u003d O 3.
Ovisno o uvjetima (gustoća struje i temperatura), na anodi se stvara persumporna kiselina, ozon i molekularni kisik.

Tijekom elektrolize zakiseljene vode nastaje ozon kada je anoda izrađena od metala koji ne oksidira, a voda ne sadrži tvari koje mogu apsorbirati kisik.

Uređaj je sastavljen u skladu s. 100 ml 20-50% otopine sumporne kiseline ulije se u čašu zapremine 150 ml u koju je ugrađena katoda od olovne ploče (25 x 10 mm) i anoda koja je platinasta žica promjera od 0,5 mm, zalemljene u staklenu ploču, uronjene su cijev duljine 9 cm i promjera 5 mm. Žica je zalemljena na način da joj slobodni kraj izlazi iz cijevi za 1 cm.Platinum žica je spojena na vanjsku žicu s nekoliko kapi žive unesenih u cijev. Anoda se kroz čep od voštanog pluta umetne u otvorenu cijev duljine 9 cm i promjera 1,5 cm, koja u gornjem dijelu ima bočnu cijev.

Nakon zatvaranja strujnog kruga, pri jakosti struje od 1,5 A, ozon se može detektirati na otvoru bočne cijevi mirisom ili škrobnim jodiranim papirom.

Ako se koristi platinska anoda i ćelija se ohladi na -14°, ozon se također može dobiti u malim količinama elektrolizom razrijeđene H 2 SO 4 .

Ozon se također dobiva elektrolizom kromne, octene, fosforne i fluorovodične kiseline.

PROIZVODNJA OZONA ELEKTRIČNIM PRAŽNJENJEM U KISIKU

Iskustvo. Dobivanje ozona propuštanjem električnih iskri kroz kisik sadržan u eudiometru. U Bunsenov eudiometar (vidi odjeljak o vodiku) s platinskim elektrodama kapaciteta 50 ml, napunjen otopinom kalijevog jodida koja sadrži škrob, uvodi se 5 ml kisika. Eudiometar se učvrsti stativom u kristalizatoru s istom otopinom.

Kada se žice eudiometra spoje na sekundarne priključke indukcijske zavojnice, iskre preskaču između platinastih žica i uškrobljena otopina kalijevog jodida počinje plaviti. Oksidacija otopine jodida ozonom pojačava se protresanjem.

Umjesto Bunsenovog eudiometra, možete koristiti uređaj koji je označen na, izrađen od debelog stakla. Ovaj bi uređaj mogao ozonizirati sav uvedeni kisik da nema zagrijavanja od iskričastog pražnjenja, koje ubrzava obrnutu reakciju razgradnje ozona.

Otopina kalijevog jodida s dodatkom škroba priprema se na sljedeći način: 0,5 g škroba se samelje u mužaru u maloj količini vode, dobiveno tijesto se uvodi uz miješanje u 100 ml kipuće vode; nakon što se otopina škroba ohladi, doda joj se 0,5 g KI prethodno otopljenog u maloj količini vode.

Kada se struja čistog i suhog kisika (zraka) propusti kroz ozonator pod djelovanjem tihog električnog pražnjenja električnih pražnjenja bez iskri, dio kisika (maksimalno 12-15% volumena) pretvara se u ozon.

Vlažan i prašnjav zrak ne može se koristiti u tu svrhu, jer se tijekom električnih pražnjenja u ovom slučaju formira gusta magla, koja se taloži na elektrodama i staklenim zidovima ozonizatora; kao rezultat toga, umjesto tihih pražnjenja, iskre počinju skakati u ozonatoru i nastaje dušikov oksid; dušikov oksid u prisutnosti kisika oksidira u dušikov dioksid koji uništava elektrode.

Izvor kisika može biti plinometar ili boca kisika; kisik koji ulazi u ozonator prvo se propušta kroz bocu za pranje s koncentriranom H 2 SO 4 .

Pod djelovanjem takvih električnih pražnjenja u prostoru koji zauzima kisik nastaju ioni i elektroni koji pri sudaru s molekulama kisika uzrokuju njihov raspad.

Prisutnost ozona detektira se gore opisanim metodama, kao i metodama navedenim u opisu svojstava ozona.

Ispod su opisi nekih vrsta ozonizatora.

Uvođenjem naizmjenično sloja staklene vune s prahom mangana ili olovnog dioksida (10 cm) ili sloja aktivnog granuliranog ugljena u široku cijev, uvjerava se da se ozon raspada prolazeći kroz njih.

Razgradnju ozona prati oslobađanje topline i povećanje volumena plina.

PRIMJENE OZONA

Kao jako oksidacijsko sredstvo, ozon ubija mikroorganizme te se stoga koristi za dezinfekciju vode i zraka, za izbjeljivanje slame, perja, kao oksidacijsko sredstvo u organskoj kemiji, u proizvodnji ozonida, a također i kao sredstvo za ubrzavanje starenja konjaka. i vina.

VODIKOV PEROKSID H 2 O 2

Vodikov peroksid prvi je dobio Tenard 1818. godine reakcijom barijevog peroksida s klorovodičnom kiselinom.

ŠIRENJE

U slobodnom stanju H 2 O 2 nalazi se u nižim slojevima atmosfere, u oborinama (pri munjevitom pražnjenju oko 11 mg na 60 kg vode), kao produkt spore oksidacije organskih i anorganskih tvari, kao međuprodukt asimilacije i disimilacije te u sokovima nekih biljaka.

PRIMANJE

Iskustvo. Dobivanje vodikovog peroksida katodnom redukcijom molekulskog kisika s vodikom. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

O 2 + 2H → H 2 O 2 + 138 kcal.
Uređaj je sastavljen u skladu s. Elektrolitička kupelj je čaša zapremine 250-300 ml, napunjena sumpornom kiselinom (sp. težine 1,2-1,25) i prekrivena azbestnom pločom.

Kroz ploču su provučeni anoda i stakleni cilindar promjera 3 cm unutar kojeg se nalazi katoda, te staklena cijev kroz koju se dovodi čisti kisik iz plinometra ili cilindra. Cijev za dovod kisika s uvučenim vrhom prolazi odozdo ispod cilindra i završava na samoj katodi.

U blizini anode, još jedna rupa je napravljena u azbestnoj ploči za uklanjanje kisika koji se oslobađa iz anode.

Anoda je ploča od platine koja se nalazi na višoj razini od katode. Katoda je izrađena od ploče od platine ili paladija.

Izvor električne energije je baterija od 10 V.

Nakon sastavljanja uređaja pipetom se iz anodnog prostora uzme 10 ml elektrolita, ulije u čašu i doda nekoliko kapi otopine titanil sulfata. U ovom slučaju ne dolazi do mrlja.

5-10 minuta nakon početka elektrolize, strujom od 4-5 A i jakim mlazom kisika, struja se isključuje i uzima se uzorak elektrolita. Ovaj put, kada se doda titanil sulfat, elektrolit postaje žuto-narančast; to je zbog stvaranja peroksodisulfatotitanske kiseline:

Duljom elektrolizom uzorci za titanil sulfat daju intenzivniju boju. U tom slučaju dolazi do sljedećih reakcija:

A) TiOSO 4 + H 2 O 2 + H 2 O \u003d H 2 TiO 4 + H 2 SO 4,
b) TiOSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 \u003d H 2 [TiO 2 (SO 4) 2] + H 2 O.
Iskustvo. Dobivanje vodikovog peroksida djelovanjem razrijeđenih kiselina na alkalne perokside (Na 2 O 2 ili K 2 O 2). Reakcija se odvija prema jednadžbama:

Na 2 O 2 + H 2 SO 4 \u003d H 2 O 2 + Na 2 SO 4,
K 2 O 2 + H 2 SO 4 \u003d H 2 O 2 + K 2 SO 4.
Pokus se izvodi u epruveti. Dobivanje vodikovog peroksida na ovaj način nije baš pogodno zbog poteškoća u njegovom odvajanju od alkalnih sulfata.

Također je nemoguće preporučiti proizvodnju vodikovog peroksida djelovanjem vode na alkalne perokside, budući da je u tim reakcijama vodikov peroksid samo intermedijarni spoj, koji se u prisutnosti lužina raspada na kisik i vodu; stoga je reakcija interakcije između alkalnih peroksida i vode temelj jedne od mokrih metoda za proizvodnju kisika.

Iskustvo. Dobivanje vodikovog peroksida iz barijevog peroksida djelovanjem sumporne kiseline. Jednadžba reakcije:

BaO 2 + H 2 SO 4 \u003d H 2 O 2 + BaSO 4.
U čašu se ulije 120 ml vode, doda se 5 ml koncentrirane H2SO4 (sp. težina 1,84) i uroni u kristalizator sa smjesom leda i soli. Stavljajući malo leda u čašu na 0°C, postupno uz neprekidno miješanje dodajte suspenziju barijevog peroksida, koja se dobije mljevenjem u tarioniku 15 g BaO 2 s 30 ml ledene vode. Suspenzija je barijev peroksid hidrat BaO 2 8H 2 O.

Nakon filtriranja barijevog sulfata dobiva se 3-5% otopina vodikovog peroksida. Blagi višak kiseline ne ometa proizvodnju peroksida.

Prisutnost vodikovog peroksida utvrđuje se na sljedeći način: u epruvetu se ulije 2 ml ispitivane otopine i 2 ml H 2 SO 4, doda se eter (sloj debljine 0,5 cm) i doda nekoliko kapi otopine kalijevog kromata. U prisutnosti vodikovog peroksida u kiseloj sredini kromati (kao i dikromati) stvaraju intenzivno obojene perkromne kiseline, a reakcija se odvija:

H 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 O 2 = 2 H 2 CrO 6 + 3 H 2 O.
Perkromna kiselina H 2 CrO 6 sa strukturnom formulom

Obojen je plavo i raspada se već na sobnoj temperaturi; pa boja otopine brzo nestane. Eter izvlači kiselinu iz otopine kada se mućka i čini je stabilnijom.

Spojevi krom peroksida reduciraju se u spojeve trovalentnog kroma (zeleno) uz oslobađanje kisika.

Iskustvo. Vodikov peroksid se također može dobiti hidrolizom natrijevog perborata i barijevog perkarbonata. U ovom slučaju reakcija se odvija prema jednadžbama:

NaBO 3 + H 2 O \u003d NaBO 2 + H 2 O 2,
VaS 2 O 6 + N 2 O \u003d VaSO 3 + CO 2 + N 2 O 2.

SVOJSTVA VODIKOVOG PEROKSIDA

U normalnim uvjetima, vodikov peroksid je bezbojna tekućina bez mirisa i neugodnog metalnog okusa.

Pri najvećoj koncentraciji to je sirupasta tekućina specifične težine 1,5. U debelom sloju ima plavu boju.

Otapa se u vodi, etil alkoholu, etil eteru u bilo kojem omjeru. U prodaji se vodikov peroksid obično nalazi u obliku 3% i 30% otopine u destiliranoj vodi. Potonji se naziva "perhidrol". Pod tlakom od 26 mm Hg. Umjetnost. vrije na 69,7°. Stvrdnjava na -2°.

Stabilnije su razrijeđene otopine vodikovog peroksida; što se tiče koncentriranih otopina, one se raspadaju uz eksploziju prema jednadžbi:

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 + 47 kcal.
Razgradnju vodikovog peroksida pogoduje svjetlost, toplina, određene anorganske i organske tvari, hrapavost stakla i tragovi prašine.

Od anorganskih tvari vodikov peroksid razgrađuje okside (MnO 2, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3), alkalne hidrate NaOH, KOH, Ba (OH) 2 okside u prisutnosti nečistoća, hidratizirane soli Cu 2+, Co 3+, ioni Pb 2+, Mn 2+ itd., ioni trovalentnih metala Fe 3+, Al 3+, metali u visokom usitnjenom, posebno u koloidnom stanju (Au, Ag, Pt), spojevi silicija, uključujući one koje su dio stakla .

Organske tvari koje razgrađuju vodikov peroksid uključuju krv, koja aktivira razgradnju zahvaljujući enzimu katalazi koji se nalazi u njoj, dok njen drugi enzim, peroksidaza, potiče eliminaciju kisikovog peroksida u prisutnosti oksidirajućih tvari.

Katalitička razgradnja H 2 O 2 u prisutnosti lužina, mangan dioksida i koloidne otopine srebra opisana je u poglavlju “Dobivanje kisika mokrim metodama”.

Iskustvo. Razgradnja vodikovog peroksida pod utjecajem topline. Tikvica s kapacitetom od 200-250 ml gotovo se potpuno napuni otopinom vodikovog peroksida; zatvorite čepom s cijevi za odvod plina, čiji se vrh spušta u kristalizator s vodom (). Nakon uklanjanja zraka iz uređaja, tikvica se zagrijava, a oslobođeni kisik skuplja u cilindar napunjen vodom.

Protok kisika regulira se povećanjem ili smanjenjem zagrijavanja tikvice.

Prisutnost kisika otkriva se tinjajućom krhotinom.

Iskustvo. Katalitička razgradnja vodikovog peroksida. U tri čaše ulije se približno ista količina perhidrola (30% otopina vodikovog peroksida). U prvu čašu dodaje se mangan dioksid, u drugu platinasto crna, a u treću nekoliko kapi krvi.

Razgradnja se najbolje odvija u trećoj čaši, gdje je dodana krv. Doda li se u krv natrijev cijanid, a zatim perhidrol, kisik se slabo oslobađa.

Eksperimentalno je utvrđeno da se koloidna platina i katalaza truju istim tvarima, npr. HCN, KCN, NaCN, CO, I 2 , H 2 S, CS 2 itd. Otrovanje katalizatora objašnjava se činjenicom da njihova velika površina adsorbira značajnu količinu otrovnih tvari . U tom slučaju otrovne tvari izoliraju aktivnu površinu katalizatora od tvari koja reagira, a katalizator gubi sposobnost ubrzavanja reakcije.

Iskustvo. Katalitička razgradnja vodikovog peroksida u alkalnom mediju. Za dobivanje sjaja u tamnoj vodi pripremaju se četiri otopine:

1) otopiti 1 g praha pirogalola C 6 H 3 (OH) 3 u 10 ml destilirane vode;

2) otopiti 5 g K 2 CO 3 u istoj količini destilirane vode;

3) uzeti 10 ml 35-40% otopine formaldehida CH 2 O;

4) uzeti 15 ml 30% otopine vodikovog peroksida (perhidrol).

Ocijedite prve tri otopine u jednu čašu i stavite je na tamno mjesto na metalnu posudu.

Kad se oči priviknu na tamu, uz stalno miješanje ulijte perhidrol u čašu. Tekućina počinje ključati, takoreći, pjeni se i svijetli žuto-narančastom svjetlošću, svjetlucajući sjajnom pjenom.

Oslobađanje svjetlosti tijekom kemijskih reakcija koje se odvijaju bez značajnog oslobađanja topline naziva se kemiluminiscencija. Svjetlost koju emitira kemiluminiscencija najčešće je crvena ili žuta. U ovom eksperimentu kemiluminiscencija se objašnjava oksidacijom pirogalola s vodikovim peroksidom u alkalnom mediju. Energija koja se oslobađa tijekom oksidacije gotovo se u cijelosti pretvara u svjetlost, iako se manji dio oslobađa i u obliku toplinske energije koja zagrijava sadržaj čaše i uzrokuje djelomično isparavanje formaldehida (širi se oštar miris).

Umjesto pirogalola mogu se koristiti hidrokinon, resorcinol ili razvijači za fotografije.

Vodikov peroksid se može učiniti stabilnijim dodavanjem male količine jedne od sljedećih tvari (stabilizatora): barbiturna kiselina, mokraćna kiselina, fosforna kiselina, sumporna kiselina, natrijev fosfat, urea, fenacetin itd.

Vodikov peroksid je vrlo slaba kiselina (slabija od ugljične kiseline). Njegova kisela svojstva mogu se odrediti pomoću neutralne otopine lakmusa.

Vodikovom peroksidu odgovaraju dvije vrste soli: hidroperoksidi (NaHO 2, KNO 2) i peroksidi (Na 2 O 2, K 2 O 2, BaO 2).

U kemijskim reakcijama vodikov peroksid može djelovati i kao oksidacijsko i redukcijsko sredstvo.

Ponekad vrlo mala promjena u pH vodi do radikalne promjene u redoks funkciji vodikovog peroksida. Sljedeće reakcije su primjeri:

I2 + 5H2O2 → 2HIO3 + 4H2O; pri pH1 H 2 O 2 oksidacijsko sredstvo,
2NIO 3 + 5N 2 O 2 → I 2 + 6N 2 O + 5O 2; pri pH2 H 2 O 2 redukcijsko sredstvo.
Kao oksidacijsko sredstvo, vodikov peroksid se razgrađuje na sljedeći način:

H-O-O-H → H-O-H + O.
(oslobođeni atomi kisika reagiraju s redukcijskim sredstvom, pretvarajući se u negativno nabijeni dvovalentni kisik).

OKSIDACIJA VODIKOVIK PEROKSIDOM U KISELOM SREDJU

Oksidacija negativno nabijenog iona joda s vodikovim peroksidom opisana je u dijelu o dobivanju slobodnog joda. (Ova se reakcija koristi za određivanje tragova vodikovog peroksida.)

Iskustvo. Oksidacija željeznog iona s vodikovim peroksidom u željezni ion. Jednadžba reakcije:

2FeSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 = Fe 2 (SO 4) 3 + 2 H 2 O.

FeSO4

Fe 2 (SO 4) 3

U epruvetu sa svježe pripremljenom zelenom otopinom FeSO 4 ulije se razrijeđena sumporna kiselina i 3% otopina vodikovog peroksida. Uslijed oksidacije dvovalentnog iona željeza u trovalentni boja otopine se mijenja i postaje žuta. Prisutnost feri-iona može se odrediti pomoću tiocijanatnog iona, jer je feri-tiocijanat intenzivno krvavocrvene boje (reakcija je vrlo osjetljiva).

Iskustvo. Oksidacija sumporne kiseline (sulfiti) vodikovim peroksidom u sumpornu kiselinu (sulfati). Reakcija se odvija prema jednadžbi:

H 2 SO 3 + H 2 O 2 \u003d H 2 SO 4 + H 2 O.
Ako se vodikov peroksid doda vodenoj otopini sumpornog dioksida (sumporna kiselina), tada se sumporna kiselina oksidira u sumpornu kiselinu.

Da biste provjerili nastanak sumporne kiseline, možete se poslužiti činjenicom da je BaSO 3 topiv u mineralnim kiselinama, dok je BaSO 4 slabo topljiv u njima.

Iskustvo. Oksidacija kalijevog fericijanida vodikovim peroksidom. Jednadžba reakcije:

2K 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 \u003d 2K 3 + 2H 2 O + K 2 SO 4.
Ako se u epruvetu sa žutom otopinom kalijevog fericijanida doda malo razrijeđena H 2 SO 4 i 3% otopina H 2 O 2 tada se otopina u epruveti oboji u smeđecrvenu boju karakterističnu za kalijev fericijanid.

Iskustvo. Oksidacija olovnog sulfida vodikovim peroksidom. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

PbS + 4H 2 O 2 \u003d PbSO 4 + 4 H 2 O.
U otopinu Rb(NO 3) 2 [ili Rb(CH 3 COO) 2 ] dodajte vodenu otopinu sumporovodika; taloži se crni talog olovnog sulfida. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

Pb (NO 3) 2 + H 2 S \u003d PbS + 2HNO 3.
U talog olovnog sulfida, koji se temeljito ispere dekantiranjem, doda se 3% otopina vodikovog peroksida; oksidira u olovni sulfat, talog postaje bijel.

Ova reakcija temelji se na obnavljanju slika pocrnjelih od vremena (zbog stvaranja olovnog sulfida na njima).

Iskustvo. Oksidacija indiga vodikovim peroksidom. Kuhanjem u epruveti 5-6 ml razrijeđene otopine indiga i 10-12 ml 3% ili jače otopine vodikovog peroksida uočava se promjena boje otopine indiga.

OKSIDACIJA VODIKOVIK PEROKSIDOM U ALKALNOM SREDJU

Iskustvo. Oksidacija kromita u kromate vodikovim peroksidom. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

2KCrO 2 + 2KOH + 3H 2 O 2 \u003d 2K 2 CrO 4 + 4H 2 O.
Vodikov peroksid dodaje se zelenoj otopini kromita alkalnog metala; kromit se oksidira u kromat i otopina požuti.

Kromit alkalijskog metala dobiva se djelovanjem lužine (u suvišku) na otopinu spoja trovalentnog kroma (v. oksidacija bromnom vodom u lužnatom mediju).

Iskustvo. Oksidacija dvovalentnih soli mangana vodikovim peroksidom. Jednadžba reakcije:

MnSO 4 + 2NaOH + H 2 O 2 \u003d H 2 MnO 3 + Na 2 SO 4 + H 2 O.
Lužina se dodaje u bezbojnu (ili blago ružičastu) otopinu bilo kojeg spoja dvovalentnog mangana. Taloži se bijeli talog manganovog hidroksida, koji i uz prisutnost tragova kisika oksidira u mangan dioksid hidrat, a talog posmeđi.

Dušikov oksid u prisutnosti hidrata mangan dioksida stvara manganov oksid.

Gore opisane reakcije odvijaju se na sljedeći način:

MnSO 4 + 2NaOH \u003d Mn (OH) 2 + Na 2 SO 4,
Mn (OH) 2 + 1 / 2O 2 \u003d H 2 MnO 3 ili MnO (OH) 2,

U prisutnosti vodikovog peroksida, oksidacija dušikovog oksida u mangan dioksid hidrat odvija se vrlo brzo.

Kada se zagrijava, oksidacija dvovalentnih soli mangana s vodikovim peroksidom nastavlja se do stvaranja mangan dioksida prema jednadžbi:

MnSO 4 + H 2 O 2 + 2KOH = MnO 2 + K 2 SO 4 + 2 H 2 O.
U brojnim reakcijama vodikov peroksid služi kao redukcijsko sredstvo i u alkalnom i u kiselom okruženju.

Kao redukcijsko sredstvo, vodikov peroksid se razgrađuje na sljedeći način:

H-O-O-H → 2H + O=O.
Budući da peroksidi mogu biti i oksidirajući i redukcijski agensi, elektroni peroksida mogu se kretati s jedne molekule na drugu:

H 2 O 2 + H 2 O 2 \u003d O 2 + 2 H 2 O.
Redukcija vodikovim peroksidom KMnO 4 i MnO 2 u kiselom mediju i K 3 u alkalnom mediju opisana je u odjeljku o mokroj proizvodnji kisika.

Iskustvo. Redukcija tamno smeđeg srebrnog oksida u metalno srebro vodikovim peroksidom. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

Ag 2 O + H 2 O 2 \u003d 2Ag + H 2 O + O 2.
U epruvetu ulijte 2 ml razrijeđene otopine AgNO 3, 4-6 ml 3% otopine H 2 O 2 i 2-3 ml razrijeđene otopine NaOH. Crni talog metalnog srebra nastaje prema ukupnoj reakcijskoj jednadžbi:

2AgNO3 + 2NaOH + H2O2 \u003d 2Ag + 2NaNO3 + 2H2O + O2.
Pod djelovanjem lužina na otopine srebrovih soli, umjesto nestabilnog hidrata srebrovog oksida, taloži se tamnosmeđi talog srebrovog oksida (ovo svojstvo je također karakteristično za hidrate oksida drugih plemenitih metala).

U suvišku alkalija, srebrov oksid je netopljiv.

Iskustvo. Oporaba spojeva zlata vodikovim peroksidom. Oporavak se može odvijati iu kiselim i u alkalnim sredinama.

U epruvetu s malom količinom otopine zlatnog klorida dodajte malo otopine lužine i 3% otopinu vodikovog peroksida. Dolazi do trenutne redukcije iona trovalentnog zlata u slobodno zlato:

2AuCl3 + 3H2O2 + 6KOH = 2Au + 6H2O + 3O2 + 6KCl.
Iskustvo. Redukcija hipoklorita i hipobromita vodikovim peroksidom. Reakcijske jednadžbe:

KClO + H 2 O 2 \u003d KCl + H 2 O + O 2,
NaClO + H 2 O 2 \u003d NaCl + H 2 O + O 2,
NaBrO + H 2 O 2 \u003d NaBr + H 2 O + O 2,
CaOCl 2 + H 2 O 2 \u003d CaCl 2 + H 2 O + O 2.
Ove reakcije čine osnovu pokusa u epruvetama za proizvodnju kisika.

Adicijski produkti vodikovog peroksida. Takva tvar je perhidrol - proizvod dodavanja vodikovog peroksida u ureu:

Ovaj spoj u kristalnom stanju stabiliziran je tragovima limunske kiseline. Kada se jednostavno otopi u vodi, nastaje vodikov peroksid.

Skladištenje vodikovog peroksida. Vodikov peroksid se čuva na tamnom i hladnom mjestu u parafinskim (ili staklenim iznutra navoštenim) posudama koje su zatvorene parafinskim čepom.

UPORABA VODIKOVOG PEROKSIDA

3% otopina vodikovog peroksida koristi se u medicini kao dezinfekcijsko sredstvo, za grgljanje i ispiranje rana; u industriji se koriste za izbjeljivanje slame, perja, ljepila, slonovače, krzna, kože, tekstilnih vlakana, vune, pamuka, prirodnih i rajona. Za izbjeljivanje masti i ulja koristi se 60% otopina.

U usporedbi s klorom, vodikov peroksid ima velike prednosti kao sredstvo za izbjeljivanje. Koristi se za proizvodnju perborata (primjerice, natrijev perborat koji je aktivni sastojak pripravaka za izbjeljivanje).

Za proizvodnju eksplozivnih smjesa koriste se visoko koncentrirane otopine vodikovog peroksida (85-90%) pomiješane s nekim zapaljivim tvarima.

VODA H 2 O

Cavendish je 1781. prvi sintetizirao vodu spaljivanjem vodika; njegov težinski sastav točno je utvrdio Lavoisier 1783., a volumenski sastav - 1805. Gay-Lussac.

ŠIRENJE

Voda je najčešći vodikov spoj; prekriva dvije trećine zemljine površine, ispunjavajući oceane, mora, jezera, rijeke. Puno vode nalazi se u zemljinoj kori, au obliku pare - u atmosferi.

Najčišća prirodna voda je voda atmosferskih oborina, najzagađenija nečistoćama je voda mora i oceana. Po svojoj prirodi nečistoće mogu biti anorganske i organske. U vodi mogu biti u otopljenom i suspendiranom stanju.

Nečistoće vode su: slobodni ugljični dioksid, dušik, kisik, CaCO 3 , Ca(HCO 3) 2 , MgCO 3 , CaSO 4 , MgSO 4 , kloridi alkalnih metala, silicijeva kiselina i njene soli alkalnih i zemnoalkalijskih metala, oksidi željeza , aluminij, mangan, soli alkalnih i zemnoalkalijskih metala dušične, dušične i fosforne kiseline, mikroorganizmi i razne organske tvari u koloidnom stanju.

Mineralne vode, osim ovih nečistoća, sadrže sumporovodik, sulfate, soli borne, arsenove, fluorovodične, bromovodične, jodovodične i drugih kiselina.

Iskustvo. Pomoću iona Ba 2+ utvrđuje se prisutnost SO 4 2- iona u svakoj prirodnoj vodi, pomoću iona Ag + prisutnost Cl - iona, a isparavanjem 500 ml vode u šalici prisutnost suhi ostatak.

PRIMANJE

Proizvodnja vode opisana je u odjeljku o kemijskim svojstvima vodika (izgaranje vodika). Voda nastaje spajanjem vodika i kisika pod djelovanjem električnog pražnjenja; proizvodnja vode također je opisana u odjeljcima o konstrukciji eudiometara i redukciji oksida s vodikom.

Voda se može dobiti zagrijavanjem tvari koje sadrže kristalizacijsku vodu, npr.: CuSO 4 5H 2 O, Na 2 CO 3 10H 2 O, Na 2 B 4 O 7 10H 2 O, Na 2 SO 4 10H 2 O, FeSO 4 7H2O; kao nusproizvod nastaje tijekom reakcija neutralizacije, redoks i drugih reakcija.

Za dobivanje velikih količina kemijski čiste vode ne koristi se niti jedna od gore opisanih metoda za dobivanje iste, već se pribjegava pročišćavanju vrlo uobičajene prirodne vode na razne načine.

PRIRODNO PROČIŠĆAVANJE VODE

Fizičke nečistoće odvajaju se filtracijom kroz obični ili naborani filter, poroznu keramičku ili staklenu ploču ili kroz staklenu vunu.

Da bi se zadržale nečistoće koje daju tvrdoću vodi, voda se propušta kroz permutitne filtere, a da bi se uklonile tvari za bojenje, kroz aktivni ugljen.

Uklanjanje nečistoća otopljenih u vodi postiže se u procesu destilacije. Prikazan je najjednostavniji aparat za destilaciju koji se sastoji od Wurtz-ove tikvice, hladnjaka i spremnika.

Kako ne biste svaki put rastavljali uređaj i izbjegli spajanje s utikačima, preporuča se koristiti uređaj od Jena stakla ().

Ravnomjerno vrenje tijekom destilacije postiže se činjenicom da se u tikvicu prvo stavi malo poroznog porculana.

Ovako dobivena voda sadrži plinove u otopljenom stanju, npr. CO 2 i vrlo malu količinu silikata (nastalih kao posljedica otapanja stakla hladnjaka vodenim kondenzatom).

Za uklanjanje plinova (npr. CO 2) u tikvicu od 1000 ml ulijte 750 ml destilirane vode, stavite nekoliko komada kapilarnih cjevčica i kuhajte 30-40 minuta. Na kraju vrenja tikvicu zatvorite čepom u koji se umetne cijev sa natrijevim vapnom (mješavina CaO i NaOH). Soda vapno apsorbira ugljični dioksid iz zraka, koji može dospjeti u destiliranu vodu nakon što se ohladi.

Budući da se u kemijskom laboratoriju za pripremu otopina i ispiranje taloga troši velika količina destilirane vode, u nastavku je opisano nekoliko uređaja za kontinuiranu destilaciju.

Aparat za destilaciju Kaleshchinsky() sastoji se od retorte s bočnom cijevi i zakrivljenim vratom spojenim na spiralni hladnjak.

Konstantnu razinu vode u retorti i hladnjaku održava sifon.

Prije početka pokusa, kroz bočnu cijev, na koju se navlači gumena cijev, usisava se voda u sifon, te se gumena cijev zatvori stezaljkom ili se u nju čvrsto uvuče staklena šipka.

Kako bi se osiguralo ravnomjerno vrenje, prije početka destilacije u retortu se stavi nekoliko komada poroznog porculana, a na kraj bočne cijevi sifona pričvrsti se tikvica u koju će se skupljati mjehurići zraka koji ulaze u sifon kad se voda zagrije. (mjehurići zraka u sifonu mogu poremetiti normalan dotok vode u retortu) .

Ovaj mali uređaj može raditi kontinuirano dosta dugo bez potrebe za posebnom brigom.

Aparat za destilaciju Verkhovskog(). Opis uređaja: široka cijev ALI služi za skupljanje mjehurića zraka koji se oslobađaju iz vode kada se zagrijava. Ona prilikom punjenja sifona B, C, D gotovo potpuno ispunjen vodom. Boca F s odrezanim dnom zatvara se čepom kroz koji je provučena cjevčica E(za uklanjanje viška vode iz boce). Svi dijelovi aparata međusobno su povezani gumenim čepovima i cijevima. Voda iz slavine ide u hladnjak, odatle - u bocu F, zatim - u sifon B, C, D u tikvicu za destilaciju. Ista razina vode u tikvici i tikvici održava se pomoću sifona B, C, D. Normalno funkcioniranje ovoga, kao i prethodnog, osigurano je kontinuiranim protokom vode iz slavine.

Osim opisanih, postoji niz drugih, složenijih uređaja. Prednost se daje uređajima izrađenim od Jena stakla, u kojima su pojedinačni dijelovi povezani ne utikačima, već dijelovima. Također možete koristiti metalne aparate grijane strujom ili plinom.

Destilirana voda može biti jednostruka, dvostruka i višestruka destilacija.

SVOJSTVA VODE

Voda može biti u krutom, tekućem i plinovitom stanju. Prijelaz iz jednog stanja u drugo određen je temperaturom i tlakom.

Iskustvo. Razlika između pare i magle. U tikvicu od 100 ml ulije se mala količina vode; staklena cjevčica duljine 5 cm i promjera 6 mm s blago izvučenim vanjskim krajem umetne se u grlo tikvice. Nakon što je tikvica postavljena na tronožac prekriven azbestnom mrežom, zagrijava se do intenzivnog ključanja vode. Nastala vodena para je nevidljiva iu tikvici i na otvoru cijevi, ali se iznad tikvice stvaraju oblaci magle (kapljice kondenzirane pare). Za ravnomjerno ključanje vode u tikvicu se stavlja nekoliko komada poroznog porculana ili staklenih kuglica.

Nije potrebno jako povlačiti kraj cijevi, jer to može stvoriti visoki tlak i tada će tikvica prsnuti.

Čista voda u svim agregatnim stanjima je bezbojna. Vodena para je nevidljiva.

Iskustvo. Parovi, vidljivi i nevidljivi.Četiri velike boce postavljene su na stol. U prvu se ulije malo vode, u drugu brom, u treću alkohol, a u četvrtu benzin.

Nakon nekog vremena zrak u svakoj tikvici je zasićen parama odgovarajuće tekućine. U tikvici s bromom pare su vidljive; u tikvici s vodom, alkoholom i benzinom nevidljive su; u bocama s alkoholom i benzinom mogu se otkriti mirisom.

Gustoća čiste vode pri +4°C i tlaku od 760 mm Hg. Umjetnost. uzeti kao jedinica.

Iskustvo. Potvrda da je gustoća tople vode manja od one vode na +4°C. Za pokus koriste staklenu cijev savijenu u obliku kvadrata, čija je svaka stranica duga oko 25 cm (). Oba kraja cijevi spojena su s dva komada gumene cijevi na staklenu T-cijev. Cijeli uređaj se napuni hladnom vodom, iz koje se kuhanjem mora ukloniti zrak, i učvrsti u tronošcu u položaju prikazanom na slici. Nekoliko kapi tinte, otopine KMnO 4, metilenskog modrila ili fluoresceina dodaje se u T-cijev i promatra se kako boja difundira u oba smjera. Zatim zagrijavaju uređaj na jednom od uglova i primjećuju kako se zagrijana voda, postajući svjetlija, počinje dizati i sva tekućina u cijevi počinje se kretati u smjeru označenom strelicama na slici. Boja iz cijevi u obliku slova T počinje se kretati u smjeru suprotnom od zagrijavanja. Ako sada pomaknemo plinski plamenik u lijevi kut, obojena voda počinje se kretati slijeva nadesno. Ovaj uređaj služi kao model za centralno grijanje.

Led je manje gustoće od vode na +4°C, pa pluta na tekućoj vodi.

Iskustvo. Provjera slabe toplinske vodljivosti vode. Uzimajući epruvetu za donji kraj, zagrijte vodu u njoj. Voda na otvoru epruvete počinje ključati, a na svom donjem kraju ostaje hladna, za što se epruveta drži rukom.

Električna vodljivost čiste vode je vrlo niska; čista voda je loš vodič električne struje.

Iskustvo. Za proučavanje električne vodljivosti čiste vode i otopina raznih elektrolita i neelektrolita koristi se poseban uređaj.

Glavni dijelovi uređaja za određivanje električne vodljivosti tekućina su: dvije elektrode, postolje svjetiljke s električnom svjetiljkom, utičnica, utikač, prekidač, izvor električne struje i električna žica.

Elektrode mogu biti od platine, ugljika ili bakra; svjetiljke mogu biti različite snage, ali radije koriste svjetiljke koje se koriste za svjetiljke; izvor struje mogu biti 1-2 baterije ili ispravljači, kao i transformatori spojeni na električnu mrežu i daju napon od 3-4 V.

Elektrode se uključuju utikačem. Umjesto baze s električnom svjetiljkom, možete koristiti električno zvono. Obično se uređaj (podnožje s električnom svjetiljkom, utičnicom i prekidačem) montira na istu ploču prema dijagramu prikazanom na.

Na donjem kraju elektroda napravljena je oznaka do koje je potrebno uliti tekućinu u posudu kada su elektrode uronjene u nju.

bakrene elektrode. Dvije bakrene žice duljine 10-12 cm i promjera 0,5-0,8 cm.

Obje elektrode, kao i prethodne, pričvršćene su u pluteni krug, u koji je također umetnut lijevak za kapanje.

Za određivanje električne vodljivosti tekućina se može uliti u epruvetu, čašu, cilindar, tikvicu ili staklenku, ovisno o veličini korištenih elektroda.

Za izvođenje pokusa elektrode se urone u tekućinu i spoje na električni krug spojen u seriju s električnom svjetiljkom (zvonom) i preko sklopke s izvorom električne energije.

Ako se svjetlo upali (ili zazvoni) kada je struja uključena, tada je tekućina dobar vodič elektriciteta.

Svaki put prije ispitivanja električne vodljivosti nove tekućine, elektrode, posuda u koju se ulijeva ispitna tekućina i lijevak temeljito se operu destiliranom vodom, alkoholom, eterom, kloroformom, toluenom ili drugim otapalom i prebrišu filtar papirom. .

Obično se u laboratoriju provjerava električna vodljivost sljedećih tekućina: destilirane vode, razrijeđenih otopina HCl, H 2 SO 4, NaOH, Ba (OH) 2, NaCl i šećera.

Da bi se pokazalo da je električna vodljivost posljedica prisutnosti iona, dovoljno je pokazati sljedeće:

otopina Ba (OH) 2 + fenolftalein provodi električnu struju;

Otopina H 2 SO 4 provodi struju.

Ako se sada razrijeđena otopina H 2 SO 4 kroz kapajni lijevak ulije u otopinu Ba (OH) 2 s fenolftaleinom u posudi za mjerenje električne vodljivosti, počinje se taložiti talog, svjetlost žarulje postupno slabi i na kraju potpuno se gasi; nestaje crvena boja otopine zbog fenolftaleina. Ako nakon toga nastavite dodavati sumpornu kiselinu kap po kap, žaruljica ponovno svijetli.

Pri atmosferskom tlaku (760 mm Hg) voda vrije na 100°. Ako se tlak mijenja, mijenja se i vrelište vode.

Iskustvo. Kipuća voda pri smanjenom tlaku. Uređaj je sastavljen u skladu s. Sastoji se od Liebig hladnjaka s unutarnjom cijevi od debelog i izdržljivog stakla, koja na dnu završava malim stošcem. Na suprotnom kraju cijevi od konusa treba biti kuka za vješanje toplomjera.

U tikvicu hladnjaka ulije se malo vode, termometar se objesi tako da je njegova žarulja sa živom u vodi tikvice, a hladnjak se učvrsti u okomitom položaju na tronožac.

Unutarnja cijev hladnjaka spojena je preko sigurnosne posude i manometra na vodenu mlaznu pumpu.

Na početku pokusa voda se propušta kroz hladnjak i tikvica se lagano zagrijava, pažljivo promatrajući temperaturu i tlak pri kojima voda počinje ključati. U ovom pokusu ne smije se dopustiti vrlo jak vakuum kako bi se izbjeglo pucanje cijevi.

Pojednostavljena verzija pokusa: vodu u tikvici zagrijemo do vrenja, tikvicu maknemo sa štednjaka i hermetički zatvorimo čepom - prestaje vrenje, tikvicu stavljamo pod mlaz hladne vode - nastavlja se brzo vrenje.

Iskustvo. Kipuća voda pri tlaku iznad atmosferskog tlaka. Uređaj je sastavljen u skladu s.

Tikvica za uređaj uzima se široka usta, okruglog dna, izrađena od debelog i visokokvalitetnog stakla kapaciteta 500 ml.

U tikvicu uliti 250 ml prethodno prokuhane vode. Tikvica se učvrsti na tronošcu i zatvori gumenim čepom kroz koji su provučene dvije staklene cijevi. Jedna cjevčica promjera 6-7 mm završava mjehurićem takve veličine da prolazi kroz grlo tikvice. Druga cijev promjera 6 mm počinje na donjem rubu čepa; izvana je savijena pod kutom od 90 ° i pomoću gumene cijevi debelih stijenki spojena je na drugu staklenu cijev savijenu pod pravim kutom, spuštenu gotovo do dna u cilindar sa živom visine 90-100 cm i 1,5 -2 cm u promjeru.

Nekoliko komada poroznog porculana stavi se u bočicu i do pola napuni vodom.

Uz naznačenu količinu žive, zrak u tikvici je pod tlakom većim od dvije atmosfere.

Kako se cijev spuštena u cilindar sa živom ne bi izbacila, pričvršćena je u stezaljku stativa.

Nakon sastavljanja uređaja, tikvicu zagrijte vodom. U početku voda u mjehuriću vrije pod atmosferskim tlakom, a mnogo kasnije voda u tikvici vrije pod tlakom većim od dvije atmosfere.

Za pokus se koriste tikvice s okruglim dnom jer su otpornije na visoki tlak.

Tijekom eksperimenta rade pažljivo, promatrajući na određenoj udaljenosti, jer pri tlaku od 2-3 atm tikvica može prsnuti.

Voda je uključena u sljedeće kemijske reakcije: u reakcijama u kojima pokazuje oksidacijska svojstva, u reakcijama hidrolize, hidratacije, adicije, supstitucije te u reakcijama u kojima voda ima ulogu katalizatora.

U pokusima proizvodnje vodika razmatran je oksidativni učinak vode na natrij, kalij, kalcij, magnezij, aluminij, željezo i ugljik.

Odjeljci posvećeni bromu i jodu opisuju pokuse proizvodnje bromovodika i jodida hidrolizom fosfornih halogenida.

Pri razmatranju svojstava klora, broma i klorovodika raspravljalo se o hidrataciji koja se odvija kao adicijska reakcija.

U pokusima koji ilustriraju spoj vodika s klorom ili joda s cinkom, pokazuju se katalitička svojstva vode.

Kemijske reakcije koje uključuju vodu javljaju se u mnogim opisanim pokusima.