Cercetare acasă în bucătărie sub îndrumarea unui profesor Obiectivele cercetării: Educaționale: furnizați informații suplimentare despre acizi și baze, folosiți-le corect; dezvoltarea abilităților de redactare a rapoartelor; învață elevii să gândească independent, să găsească și să rezolve probleme. Dezvoltare: dezvoltarea capacității de a evidenția principalul, de a generaliza, de a clasifica; dobândește în mod independent cunoștințe. Educațional: predați să evalueze și să observe în mod independent fenomenele; dezvoltarea interesului cognitiv pentru subiect și a abilităților creative în procesul muncii independente; dezvoltarea interesului pentru un subiect nou.

Raportul de cercetare se realizează conform planului. 1. Titlul temei de lucru. Titlul trebuie să reflecte cu exactitate conținutul lucrării. Data, locația, numele și prenumele autorului. 2. Scopul lucrării și sarcinile acesteia. 3. Metoda de lucru. Rezultatele lucrării depind de numărul de experimente efectuate, de observații și de prelucrarea acestora. Ce metode de observare au fost efectuate, câte dintre ele au fost efectuate, cu ce substanțe. 4. Rezultatele și discuția lor. Mai mulți elevi pot primi aceeași sarcină. Prin urmare, este necesar să se discute rezultatele experimentelor, observațiile și compararea rapoartelor.

Metodologia cercetării. 1. Etapa pregătitoare: Experimentele vor necesita o cantitate mică de legume, fructe, bicarbonat de sodiu, oțet, sucuri, prin urmare, este necesar să faceți apel la părinți cu o cerere de a nu regreta dacă copilul le strica în experimentele sale, deoarece copilul învață despre lumea din jurul lui, iar acesta este un pas în marea știință. 2. Cunoașterea obiectului cercetării. Elevul primește un card - o sarcină. 3. Familiarizarea cu măsurile de siguranță.

Efectuarea cercetării. Lucrul 1. Acizi și baze în bucătărie. Veți avea nevoie de: oțet, lămâie, portocală, suc de mere, acid citric, apă gazoasă, bicarbonat de sodiu, detergent, pahare. Turnați o lingură plină de bicarbonat de sodiu într-un pahar gol. Turnați puțin oțet într-un pahar. Ce observi? Încearcă lămâie, portocale, suc de mere, apă gazoasă, detergent. Amestecați o picătură de detergent cu orice acid lichid (oțet, suc de fructe sau sifon). Adăugați o cantitate mică de amestec într-o lingură cu bicarbonat de sodiu. Acest lucru creează spumă? Formarea spumei indică faptul că soluția continuă să fie acidă. Adăugați detergent suplimentar la amestecul anterior. Continuați să testați proprietățile de aciditate ale amestecului observând formarea spumei. Oprirea formării spumei va indica neutralizarea acidului.

Lucrul 2. Creșterea cristalelor. Veți avea nevoie de: sare, zahăr, apă limpede pahare de plastic, lingură, sfoară, creion. Pune câteva linguri pline de sare de masă într-un pahar. Umpleți paharul pe trei sferturi cu apă. Amestecați sarea cu o lingură. Dacă sarea s-a dizolvat, adăugați încă o lingură de sare, amestecați și adăugați sare până când soluția este saturată. Legați o sfoară de mijlocul creionului și folosiți o lingură pentru a coborî capătul liber al șnurului pe fundul paharului. A doua zi vei vedea că s-au format cristale pe pereții paharului și pe frânghie. Repetați experimentul folosind zahăr sau altă sare. Lăsați plantele pilot timp de o săptămână, permițând astfel timp pentru cristalizarea maximă. Examinați cu atenție cristalele rezultate și veți observa că acestea au forme diferite. Înlocuiți frânghia cu ata. Separați un singur cristal și observați-l. În fiecare zi va crește în dimensiune.

Lucrare 3. Monedă strălucitoare. Veți avea nevoie de: orice monedă de cupru, sare, oțet, prosop de hârtie, lingură. Pune moneda pe un prosop de hârtie. Presărați puțină sare pe ea. Cu o lingură, turnați oțet deasupra. Frecați moneda și va străluci în fața ochilor voștri! Repetați acest experiment cu a) o sare. b) un oțet. c) cu suc de lamaie. d) cu sare si zeama de lamaie. Una dintre următoarele combinații curăță o monedă la fel de eficient ca folosind oțet și sare?

Lecțiile de cercetare devin populare în rândul profesorilor de chimie. Astfel de lecții necesită multă pregătire, care, după cum arată practica, se justifică. Astfel de lecții sunt structurate în conformitate cu logica abordării activității și cuprind următoarele etape: motivațional-orientativ, operațional-executiv (analiza, previziune și experiment), evaluativ-reflexiv.

Realizarea unui experiment de gândire. Ajută la dezvoltarea abilităților de raționament. Acestea sunt sarcini în care trebuie să obțineți o substanță specifică din cele oferite; obțineți substanța în mai multe moduri; efectuează toate reacțiile caracteristice și calitative caracteristice acestei clase de substanțe; identificarea relațiilor genetice dintre clasele de substanțe anorganice.

Exemple de sarcini de experiment de gândire. 1. Pulbere de zinc a fost turnată în retortă, tubul de ieșire a gazului a fost închis cu o clemă, retorta a fost cântărită și conținutul a fost calcinat. Când replica s-a răcit, a fost cântărită din nou. S-a schimbat masa și de ce? Apoi clema a fost deschisă. S-a schimbat masa și de ce? 2. Pe cântar se echilibrează cupele care conțin soluții de hidroxid de sodiu și clorură de sodiu. Indicatorul scalei își va schimba poziția după ceva timp și de ce?

Sarcini creative pentru prezicerea proprietăților substanțelor. Astfel de sarcini contribuie la formare abilități de cercetare, stimulează interesul, le permit elevilor să se familiarizeze cu realizările oamenilor de știință și să vadă exemple frumoase, elegante și izbitoare ale activității gândirii creative.

De exemplu, când studiază subiectul Carbohidrați, elevilor li se pun următoarele întrebări: 1. Chimistul german Christian Schönbein a vărsat din greșeală un amestec de acizi sulfuric și acizi azotic pe podea. A șters mecanic podeaua cu șorțul de bumbac al soției sale. Acidul poate da foc șorțului, s-a gândit Schönbein, a clătit șorțul cu apă și l-a atârnat peste aragaz să se usuce. Sorțul s-a uscat, dar apoi a avut loc o explozie liniștită și... șorțul a dispărut. De ce a avut loc explozia? 2.Ce se întâmplă dacă mesteci mult timp pesmet?

Tema lecției: Proprietățile chimice ale acidului azotic. Scopul didactic general al lecției: crearea condițiilor pentru conștientizarea și înțelegerea primară a informațiilor educaționale în vederea dezvoltării abilităților de cercetare ale elevilor folosind tehnologia de învățare bazată pe probleme. Scop didactic triunet: Aspect educativ: promovarea formării conceptului de „acid” la elevi folosind exemplul acidului azotic; să creeze condiții pentru identificarea proprietăților generale și specifice ale acidului azotic prin rezolvarea de probleme experimentale și educaționale și să dezvolte abilitățile de scriere a ecuațiilor de reacție. Aspect de dezvoltare: să promoveze dezvoltarea abilităților de cercetare ale elevilor în procesul de realizare și observare a unui experiment. Aspect educațional: menține interesul pentru studierea temei prin muncă independentă; încurajează cooperarea; promovează dezvoltarea vorbirii chimice competente.

Obiective pentru elevi: să fie capabili să scrie ecuații de reacție care implică acid azotic în diverse situații și să transfere cunoștințele dobândite pentru a rezolva probleme practice; lucru la un nivel creativ: să fie capabil să analizeze condițiile proceselor, să găsească diferite opțiuni pentru soluția lor, să prezică rezultatele interacțiunii acidului azotic cu alte substanțe. Tipul de lecție: învățarea de materiale noi. Metode de predare: căutare parțială, cercetare, reproductivă.

Forme de implementare a metodelor: seminar bazat pe probleme. Tehnici de implementare a metodelor: crearea sarcinilor de cercetare; sarcini de comparare și analiză a informațiilor obținute anterior; sarcini pentru transferul independent de cunoștințe într-o nouă situație de învățare. Forme de organizare a activității cognitive: la nivel de clasă, de grup (această lecție prevede facilitarea implementării muncii de cercetare experimentală, promovează crearea unui mediu educațional adaptativ și economisirea reactivilor), individuală. Rezultatul așteptat: toți elevii vor înțelege proprietățile generale și specifice ale acidului azotic, precum și de ce o soluție de acid azotic interacționează cu metalele în mod diferit față de soluțiile altor acizi.

Concluzii pedagogice 1. Elevii de diferite niveluri de pregătire și pregătire sunt implicați în activități de cercetare cu plăcere și interes. de diferite vârste, adică Este incorect să spunem că acesta este un domeniu de interes și capabilități pentru elevii de liceu și că numai copiii supradotați pot face acest tip de activitate. Profesorii care implică studenți cu diferite niveluri de pregătire în activități de cercetare trebuie să țină cont de capacitățile copilului, să prezică nivelul rezultatelor și ritmul de implementare a programului de cercetare. 2. În cadrul activităților de cercetare, dezvoltarea abilităților copilului are loc în anumite condiții: - dacă tema și subiectul activității de cercetare corespund nevoilor copilului; - învățarea are loc în zona de dezvoltare proximă și la un nivel de dificultate destul de ridicat; - dacă conținutul activității se bazează pe experiența subiectivă a copilului; - dacă au loc metode de învăţare de activitate. 3. Predarea competențelor de cercetare începe cu o lecție care se bazează pe legile cercetării științifice. Tehnologia activităților de cercetare este axată pe dezvoltarea competențelor: - de a determina scopurile și obiectivele cercetării, subiectul acesteia; - căutare independentă de literatură și luare de note; - analiza si sistematizarea informatiilor; - adnotarea surselor studiate; - formulează o ipoteză, efectuează cercetări practice în conformitate cu aceasta, clasifică materialul; - descrie rezultatele studiului, trage concluzii și generalizări.

UTILIZAREA ACTIVITĂȚILOR DE CERCETARE ÎN LECȚIILE DE CHIMIE

Unul dintre filosofii celebri a remarcat odată că educația este ceea ce rămâne în mintea elevului atunci când tot ceea ce a învățat este uitat. Ce ar trebui să rămână în capul unui student când legile fizicii, chimiei, teoremele geometriei și regulile biologiei sunt uitate? Absolut corect - abilități creative necesare activității cognitive și practice independente și convingerea că orice activitate trebuie să îndeplinească standardele morale.

Predarea în general este „un studiu comun realizat de profesor și elev” (S.L. Rubinstein). Profesorul este cel care dă formele și condițiile pentru activitatea de cercetare, datorită cărora elevul își dezvoltă motivația internă de a aborda orice problemă care i se ivește în fața lui dintr-o poziție de cercetare, creativă. Când predau copiilor abilități de cercetare, folosesc mai întâi întrebări și situații problematice. Când folosiți învățarea bazată pe probleme, trebuie să înțelegeți că numai atunci putem vorbi despre dezvoltarea gândirii când situațiile problematice sunt utilizate în mod regulat,înlocuindu-se unul pe altul. Utilizarea situațiilor problematice la lecțiile de chimie contribuie la formarea gândirii dialectice la școlari și la dezvoltarea abilităților de a găsi și rezolva contradicții.

Modalități de a crea o situație problematică poate fi foarte divers.

Acestea includ:

1. Demonstrarea sau comunicarea unor fapte , care sunt necunoscute elevilor și necesită informații suplimentare pentru a le explica. Ele încurajează căutarea de noi cunoștințe. De exemplu,profesorul demonstrează modificări alotropice ale elementelorși se oferă să explice de ce sunt posibile sau, de exemplu, studenții nu știu încă că clorura de amoniu se poate sublima, dar li se pune întrebarea cum să se separe un amestec de clorură de amoniu și clorură de potasiu.

2. Folosind contradicția dintre cunoștințele existente și faptele studiate, când, pe baza cunoştinţelor cunoscute, elevii emit judecăţi incorecte. De exemplu, profesorul pune întrebarea:„Monoxidul de carbon (IV) poate fi trecut prin apa de var pentru a produce o soluție limpede?”Pe baza experienței anterioare, elevii răspund negativ, iar profesorul arată un experiment demonstrativ cu formarea bicarbonatului de calciu.

3. Explicarea faptelor pe baza unei teorii cunoscute. De exemplu, De ce electroliza sulfatului de sodiu produce hidrogen la catod și oxigen la anod?Elevii trebuie să răspundă la întrebare folosind tabele de referință: o serie de tensiuni metalice, o serie de anioni aranjați în ordinea descrescătoare a capacității de oxidare și informații despre natura redox a electrolizei.

4. Construirea unei ipoteze pe baza unei teorii cunoscute, și apoi verificându-l. De exemplu,Va prezenta acidul acetic, ca acid organic, proprietățile generale ale acizilor?Elevii fac o ghicire, profesorul organizează un experiment sau un laborator și apoi oferă o explicație teoretică.

5. Găsirea unei soluții raționale, când se pun condiţiile şi se dă scopul final. De exemplu, profesorul oferă o sarcină experimentală:se dau trei eprubete cu substante; determina aceste substante in cel mai scurt mod posibil, cu cel mai mic numar de probe.

6. Găsirea unei soluții independente în condiții date . Aceasta este deja o sarcină creativă, pentru care o lecție nu este suficientă, așa că pentru a rezolva problema este necesar să folosiți literatură suplimentară și cărți de referință în afara lecției. De exemplu,selectați condițiile pentru o anumită reacție, cunoscând proprietățile substanțelor implicate în aceasta, faceți sugestii pentru optimizarea procesului de producție studiat.

7. Principiul istoricismului creează, de asemenea, condiții pentru învățarea bazată pe probleme. De exemplu, căutarea modalităților de sistematizare a elementelor chimice, care a condus în cele din urmă la D.I. Mendeleev, la descoperirea legii periodice.Numeroase probleme asociate cu furnizareainfluența reciprocă a atomilor în moleculele de substanțe organicebazate pe structura electronică, sunt, de asemenea, o reflectare a problemelor care au apărut în istoria dezvoltării chimiei organice.

Situația problemă găsită cu cel mai mare succes ar trebui considerată una în care problema este formulată de elevii înșiși. Activitățile de cercetare, în opinia mea, pot fi clasificate și ca tehnologii cu caracter orientat spre personalitate, cu condiția ca profesorul să manifeste interes pentru crestere personala student, formarea orientărilor sale valorice, calități personale. Acest lucru este posibil datorită conținutului lucrării pe care studentul o realizează și datorită comunicării dintre un adult și un copil în timpul activităților de cercetare.

La desfășurarea activităților de cercetare pe baza unui experiment se presupun următoarele etape ale activității științifice generale:

Stabilind scopul experimentului, scopul determină ce rezultat intenționează să obțină experimentatorul în timpul studiului.

Formularea și justificarea unei ipoteze care poate fi folosită ca bază pentru un experiment. O ipoteză este un set de propoziții teoretice, al căror adevăr este supus verificării.

Planificarea experimentului se realizează în următoarea secvență: 1) selectarea echipamentelor de laborator și a reactivilor; 2) întocmirea unui plan pentru efectuarea unui experiment și, dacă este necesar, prezentarea designului dispozitivului; 3) gândirea lucrării după încheierea experimentului (eliminarea reactivilor, caracteristicile spălării vaselor etc.); 4) identificarea sursei de pericol (descrierea măsurilor de precauție la efectuarea experimentului); 5) alegerea unui formular pentru înregistrarea rezultatelor experimentului.

Efectuarea experimentului, înregistrarea observațiilor și măsurătorilor.

Analiza, prelucrarea și explicarea rezultatelor experimentale includ: 1) prelucrarea matematică a rezultatelor experimentale (dacă este necesar); 2) compararea rezultatelor experimentale cu ipoteza; 3) explicarea proceselor în desfășurare în experiment; 4) formularea concluziei.

Reflecția este conștientizarea și evaluarea unui experiment bazat pe o comparație a obiectivelor și rezultatelor. Este necesar să aflăm dacă toate operațiunile pentru efectuarea experimentului au avut succes.

Evaluarea se acordă atât pentru competențele științifice generale, precum capacitatea de a stabili un scop, de a formula o ipoteză, de a planifica, de a efectua un experiment, de a analiza rezultatele obținute, de a trage concluzii, dar și de competențele speciale prevăzute de această lucrare. .

Atunci când organizează astfel de ore, elevii se află în condiții care le cer să fie capabili să planifice un experiment, să facă observații în mod competent, să înregistreze și să descrie rezultatele acestuia, să generalizeze și să tragă concluzii, precum și să stăpânească metode științifice de cunoaștere.

De o importanță deosebită în formarea abilităților de cercetare sunt sarcinile care implică conducerea experiment de gândire, promovarea dezvoltării abilităţilor de raţionament. Acestea sunt sarcini în care trebuie să obțineți o substanță specifică din cele oferite; obțineți substanța în mai multe moduri; efectuează toate reacțiile caracteristice și calitative caracteristice acestei clase de substanțe; identificarea relațiilor genetice dintre clasele de substanțe anorganice.

De exemplu, atunci când studiem subiectul „Disocierea electrolitică”, determinarea experimentală tradițională a conductivității electrice a substanțelor folosind un dispozitiv începe cu un experiment de gândire. După aceasta, efectuăm un experiment demonstrativ. Elevii compară și analizează rezultatele, completează desene și diagrame în caiete și notează ecuațiile pentru reacția de disociere electrolitică.

Să dăm exemple sarcini de experiment de gândire.

1. Pulbere de zinc a fost turnată în retortă, tubul de ieșire a gazului a fost închis cu o clemă, retorta a fost cântărită și conținutul a fost calcinat. Când replica s-a răcit, a fost cântărită din nou. S-a schimbat masa și de ce? Apoi clema a fost deschisă. S-a schimbat masa și de ce?

2. Pe cântar se echilibrează cupele care conțin soluții de hidroxid de sodiu și clorură de sodiu. Indicatorul scalei își va schimba poziția după ceva timp și de ce?

Pe baza rezultatelor îndeplinirii sarcinilor, profesorul poate judeca pregătirea elevului pentru lucrări practice.

Când studiază reacțiile calitative la ioni, elevii dobândesc capacitatea de a elabora un plan de recunoaștere a substanțelor. Clasa este împărțită în grupuri; fiecare grup are sarcina de a elabora un plan pentru determinarea soluțiilor de sulfat, carbonat și clorură de sodiu în trei eprubete numerotate. Conditii obligatorii: claritate, conditii dorite: viteza si reactivi minimi consumati. Fiecare grup își apără planul, folosind cunoștințele dobândite anterior, notând ecuațiile reacțiilor moleculare și ionice. În cele din urmă, elevii efectuează un experiment de laborator, punându-și planul în practică.

Un grup special este format din sarcini de natură euristică și exploratorie. Prin efectuarea acestora, elevii folosesc raționamentul ca mijloc de a obține din punct de vedere subiectiv cunoștințe noi despre substanțe și reactii chimice. În același timp, școlarii efectuează cercetări teoretice, pe baza cărora formează definiții, găsesc relații între structură și proprietăți, relația genetică a substanțelor, sistematizează fapte și stabilesc tipare, efectuează un experiment pentru a rezolva o problemă formată din profesorul sau pozat independent . De exemplu, La studierea hidroxizilor amfoteri, se poate propune următoarea sarcină:

Rezultatul interacțiunii soluțiilor de hidroxid de sodiu și clorură de aluminiu va fi același atunci când se adaugă 1 la 2 și invers?

Când studiem subiectul „Generalizarea principalelor clase de substanțe anorganice”, vă sugerăm să răspundeți la întrebarea: ce se întâmplă dacă adăugați o soluție de hidroxid de sodiu la o soluție de sulfat de cupru (II) și hidroxid de potasiu la o soluție de carbonat de sodiu . Pe tema „Halogeni” sunt de interes următoarele întrebări:

1.Ce culoare va fi hârtia indicator într-o soluție de clor în apă proaspăt preparată?

2. Ce culoare va avea hârtia indicatoare într-o soluție de clor care a fost expusă la lumină de ceva timp?

Răspunsurile la aceste întrebări sunt confirmate empiric.

Practica arată că utilizarea sarcini creative prezicerea proprietăților substanțelor contribuie la formarea abilităților de cercetare, stimulează interesul, permite studenților să se familiarizeze cu realizările oamenilor de știință și să vadă exemple frumoase, elegante și izbitoare ale activității gândirii creative.

Când studiază subiectul „Carbohidrați”, elevilor li se adresează următoarele întrebări:

1. Chimistul german Christian Schönbein a vărsat accidental un amestec de acizi sulfuric și acizi azotic pe podea. A șters mecanic podeaua cu șorțul de bumbac al soției sale. „Acidul poate da foc șorțului”, s-a gândit Shenbein, a clătit șorțul cu apă și l-a atârnat peste aragaz să se usuce. Sorțul s-a uscat, dar apoi a avut loc o explozie liniștită și... șorțul a dispărut. De ce a avut loc explozia? ( S-a dovedit că acidul azotic amestecat cu bumbac - de fapt aceeași celuloză - formează o substanță explozivă, pe care Shenbein a numit-o piroxilină - „lemn combustibil”. În acei ani, piroxilina nu putea înlocui praful de pușcă, deoarece era foarte exploziv).

Astfel, cercetarea educațională este o modalitate de învățare creativă, care, concepută în conformitate cu modelul cercetării științifice, vă permite să construiți un proces educațional pe bază de activitate și este posibilă atunci când proiectați lecții de chimie.

Analiza propriei noastre experiențe și familiarizarea cu experiența de lucru în această direcție ne permite să tragem câteva concluzii pedagogice:

1. Elevii de diferite niveluri de pregătire și vârste diferite sunt implicați în activități de cercetare cu plăcere și interes, de exemplu. Este incorect să spunem că acesta este un domeniu de interes și capabilități pentru elevii de liceu și că numai copiii supradotați pot face acest tip de activitate. Profesorii care implică studenți cu diferite niveluri de pregătire în activități de cercetare trebuie să țină cont de capacitățile copilului, să prezică nivelul rezultatelor și ritmul de implementare a programului de cercetare.

2. În timpul activităților de cercetare, dezvoltarea abilităților copilului are loc în anumite condiții:

Dacă tema și subiectul activității de cercetare corespund nevoilor copilului;

Învățarea are loc în „zona de dezvoltare proximă și la un nivel de dificultate destul de ridicat”;

Dacă conținutul activității se bazează pe „experiența subiectivă a copilului”;

Dacă au loc metode de învăţare de activitate.

3. Predarea competențelor de cercetare începe cu o lecție care se bazează pe legile cercetării științifice. Tehnologia activităților de cercetare este axată pe dezvoltarea abilităților:

Determinați scopurile și obiectivele studiului, subiectul acestuia;

Căutare independentă de literatură și luare de note;

Analiza si sistematizarea informatiilor;

Adnotă sursele studiate;

Emite o ipoteză, efectuează cercetări practice în conformitate cu aceasta, clasifică materialul;

Descrieți rezultatele studiului, trageți concluzii și generalizări.

O persoană educată în societatea modernă nu este doar și nu atât o persoană înarmată cu cunoștințe, ci care știe să obțină, să dobândească cunoștințe și să le aplice în orice situație. Un absolvent de școală trebuie să se adapteze la situațiile de viață în schimbare, să gândească critic în mod independent, să fie sociabil și comunicativ în diferite grupuri sociale.

Vorbim despre formarea competențelor cheie moderne la elevi: științifice generale, informaționale, cognitive, comunicative, valoric-semantice, sociale.

Chimia este una dintre cele mai orientate științe ale naturii umanist: succesele sale au fost întotdeauna îndreptate spre satisfacerea nevoilor umanității.

Studierea chimiei la școală contribuie la formarea viziunii despre lume a elevilor și la o imagine științifică holistică a lumii, înțelegerea necesității educației chimice pentru a rezolva problemele vieții de zi cu zi și la stimularea comportamentului moral în mediu.

Știri și evenimente

Tantarii devin mai putin sensibili la repellente si insecticide. Oamenii de știință au descoperit că insectele detectează otrăvurile toxice prin membrele lor. Specialiștii de la Liverpool School of Tropical...

Fermierii australieni se bucură de scăderea prețurilor la fosfatul de monoamoniu și la fosfatul de diamoniu în ultimele săptămâni, dar cred că au puține informații fiabile despre acestea și ar putea fi periodic...

Compania Huhtamaki (Finlanda, www.huhtamaki.com), unul dintre cei mai mari furnizori europeni de ambalaje pentru alimente și băuturi, a pus în funcțiune o nouă linie în orașul Ivanteevka...

Larvele gândacului de făină, care au capacitatea unică de a mânca diferite forme de plastic, în același timp fiind hrană sigură pentru alte animale, ar putea ajuta la rezolvarea problemei deșeurilor de plastic...

Dacă Moș Crăciun coboară pe un horn, îl va ajuta un costum ignifug? Societatea Americană de Chimie a analizat compoziția chimică a ignifugelor.

Despre ce vorbim?

Chiar și paharele de hârtie, care nu erau reciclate anterior în Rusia, vor fi reciclate.

Vizitatorii lanțului de restaurante fast-food sunt rugați să arunce ambalajele din hârtie...

Informaţii

Repelentele nu pot ucide țânțarii: insectele simt otrava prin membrele lor
Îngrășămintele cu fosfat devin din ce în ce mai ieftine în Australia
Huhtamaki extinde producția de ambalaje în Rusia

Catalogul organizațiilor și întreprinderilor

valoare adăugată inclusiv oxid de zinc, zinc pudrași zinc în metal.

Yunnan Luoping Zinc și Electricity Co., Ltd. Se ocupă în principal de producția de metale neferoase, în principal plumb și zinc, precum și producerea de energie hidroelectrică. Principalele produse ale companiei sunt lingourile de zinc, zinc pudra, aliaje de zinc...

„ARSENAL” este o companie în dezvoltare dinamică, care este un operator major pe piața metalelor și aliajelor neferoase din Ucraina. Compania este specializată în aliaje pe bază de zinc, cositor, plumb, cupru, nichel (lingouri, produse laminate, anod, sârmă, pudra)...

Scurtă descriere

Descoperirea independentă a celui mai mic sâmbure de cunoștințe de către un student îi oferă o mare plăcere, îi permite să-și simtă capacitățile și îl înalță în propriii ochi. Elevul se afirmă ca individ. Elevul păstrează această gamă pozitivă de emoții în memorie și se străduiește să o experimenteze din nou și din nou. Așa apare interesul nu doar pentru subiect, ci ceea ce este mai valoros - în procesul de cunoaștere în sine - interesul cognitiv.

Introducere………………………………………………………………………………………………………………………………… …………… .3
Despre desfășurarea activităților de cercetare ale studenților la lecțiile de chimie și în timpul orelor extrașcolare…………………………………………………………………………………………… ……………………………… ……………………………4
Organizarea activităților de cercetare……………………………………………………………………………….6
Literatură………………………………………………………………………………………………………………………………… ….10

Fișiere atașate: 1 fișier

Voi da exemple de sarcini de experiment de gândire.

1. Pulbere de zinc a fost turnată în retortă, tubul de ieșire a gazului a fost închis cu o clemă, retorta a fost cântărită și conținutul a fost calcinat. Când replica s-a răcit, a fost cântărită din nou. S-a schimbat masa și de ce? Apoi clema a fost deschisă. S-a schimbat masa și de ce?

2. Pe cântar se echilibrează cupele care conțin soluții de hidroxid de sodiu și clorură de sodiu. Indicatorul scalei își va schimba poziția după ceva timp și de ce?

Pe baza rezultatelor îndeplinirii sarcinilor, profesorul poate judeca pregătirea elevului pentru lucrări practice.

Când studiază reacțiile calitative la ioni, elevii dobândesc capacitatea de a elabora un plan de recunoaștere a substanțelor.

Un grup special este format din sarcini de natură euristică și de cercetare. Efectuându-le, elevii folosesc raționamentul ca mijloc de a dobândi cunoştinţe subiectiv noi despre substanţe şi reacţii chimice. În același timp, școlarii efectuează cercetări teoretice, pe baza cărora formează definiții, găsesc relații între structură și proprietăți, relația genetică a substanțelor, sistematizează fapte și stabilesc tipare, efectuează un experiment pentru a rezolva o problemă formată din profesorul sau pozat independent.

De exemplu, atunci când studiați hidroxizi amfoteri, puteți oferi următoarea sarcină:

Rezultatul interacțiunii soluțiilor de hidroxid de sodiu și clorură de aluminiu va fi același atunci când se adaugă 1 la 2 și invers?

Când studiem subiectul „Generalizarea principalelor clase de substanțe anorganice”, vă sugerăm să răspundeți la întrebarea: ce se întâmplă dacă adăugați o soluție de hidroxid de sodiu la o soluție de sulfat de cupru (II) și hidroxid de potasiu la o soluție de carbonat de sodiu .

Practica arată că utilizarea sarcinilor creative pentru a prezice proprietățile substanțelor. Astfel de sarcini contribuie la formarea abilităților de cercetare, stimulează interesul, permit studenților să se familiarizeze cu realizările oamenilor de știință și să vadă exemple frumoase, elegante și izbitoare ale activității gândirii creative.

Când studiază subiectul „Carbohidrați”, elevilor li se adresează următoarele întrebări:

1. Chimistul german Christian Schönbein a vărsat accidental un amestec de acizi sulfuric și acizi azotic pe podea. A șters mecanic podeaua cu șorțul de bumbac al soției sale. „Acidul poate da foc șorțului”, s-a gândit Shenbein, a clătit șorțul cu apă și l-a atârnat peste aragaz să se usuce. Sorțul s-a uscat, dar apoi a avut loc o explozie liniștită și... șorțul a dispărut. De ce a avut loc explozia?

2.Ce se întâmplă dacă mesteci pesmet mult timp?

Lecțiile de cercetare necesită multă pregătire, care, după cum arată practica, se justifică. Astfel de lecții sunt construite în conformitate cu logica abordării activității și cuprind următoarele etape: motivațional-orientativ, operațional-executiv (analiza, previziune și experiment), evaluativ-reflexiv.

Astfel, cercetarea educațională este o modalitate de învățare creativă, care, concepută în conformitate cu modelul cercetării științifice, vă permite să construiți un proces educațional pe bază de activitate și este posibilă atunci când proiectați lecții de chimie.

Literatură

1.Bataeva E.N. Formarea deprinderilor de cercetare. F, Chimie: metode de predare. 8.2003-1.2004

2.Emelyanova E.O., Iodko A.G. Organizarea activității cognitive a elevilor la lecțiile de chimie din clasele 8-9. M.: School Press, 2002.

3. Reviste metodologice „Chimie la școală”, „Biologie la școală”

4. Stepin B.D. Sarcini distractive și experimente eficiente în chimie. M.: Dropia, 2002.

5. Lumea fascinantă a transformărilor chimice: Probleme originale cu soluții / A.S Suvorov et al., 1998

Dacă găsiți o eroare pe o pagină, selectați-o și apăsați Ctrl + Enter

Oxigenul a fost obținut pentru prima dată în formă pură de Scheele în 1772, apoi în 1774 Priestley l-a izolat din oxidul de mercur.

Numele latin pentru oxigen „oxigeniu” provine din cuvintele grecești antice „oxis”, care înseamnă „acru”, și „gennao” - „eu nasc”; prin urmare, latinescul „oxygenium” înseamnă „născând acizi”.

În stare liberă oxigenul se găsește în aer și apă. Aerul (atmosfera) conține 20,9% din volum sau 23,2% din greutate; conţinutul său în apă în stare dizolvată este de 7-10 mg/l.

Sub formă legată, oxigenul face parte din apă (88,9%), din diferite minerale (sub formă de diverși compuși ai oxigenului). Oxigenul face parte din țesuturile fiecărei plante. Este necesar pentru respirația animalelor.

Oxigenul în natură apare în stare liberă în amestec cu alte gaze și sub formă de compuși și, prin urmare, atât fizic, cât și metode chimice primind-o.

Metoda generală de obținere a oxigenului din compuși se bazează pe oxidarea unui ion bivalent încărcat negativ conform următoarei scheme:

2O 2- - 4e - = O 2.
Deoarece oxidarea poate fi efectuată în diferite moduri, există multe metode diferite (de laborator și industriale) pentru producerea oxigenului.

1. METODE USCATE DE PRODUCERE A OXIGENULUI PRIN DISOCIERE TERMICĂ

Disocierea termică a diferitelor substanțe poate fi efectuată în eprubete, tuburi, baloane și retorte din sticlă refractară sau în retorte de fier.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A OXIZILOR UNOR METALE (HgO, Ag 2 O, Au 2 O 3, IrO 2 ETC.)

Experienţă. Descompunerea termică a oxidului de mercur roșu.

2HgO = 2Hg + O 2 - 2x25 kcal.
Din 10 g de oxid de mercur roșu se obțin 500 ml de oxigen.

Pentru experiment, utilizați o eprubetă din sticlă refractară de 17 cm lungime și 1,5 cm în diametru, cu capătul inferior îndoit, după cum se arată în, 3-4 cm lungime se toarnă în capătul inferior . Un dop de cauciuc cu un tub de ieșire este introdus într-o eprubetă montată pe un suport în poziție înclinată, prin care oxigenul eliberat în timpul încălzirii este deviat într-un cristalizator cu apă.

Când oxidul de mercur roșu este încălzit la 500°, oxigenul este eliberat din tubul de evacuare și picături de mercur metalic apar pe pereții eprubetei.

Oxigenul este slab solubil în apă și, prin urmare, este colectat folosind metoda de deplasare a apei după îndepărtarea completă a aerului din dispozitiv.

La sfârșitul experimentului, scoateți mai întâi tubul de evacuare din cristalizator cu apă, apoi stingeți arzătorul și, ținând cont de toxicitatea vaporilor de mercur, deschideți capacul numai după ce eprubeta s-a răcit complet.

În loc de o eprubetă, puteți folosi o retortă cu un receptor de mercur.

Experienţă. Descompunerea termică a oxidului de argint. Ecuația reacției:

2Ag 2 O = 4Ag + O 2 - 13 kcal.

Când pulberea de oxid de argint negru este încălzită într-o eprubetă cu un tub de ieșire, se eliberează oxigen, care este colectat peste apă, iar pe pereții eprubetei rămâne un strat strălucitor de argint sub forma unei oglinzi.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A OXIZILOR CARE, CÂND REDUCEȚI, SE TRANSFERĂ ÎN OXIZI DE VALENȚĂ MICĂ, Eliberând O PARTE DE OXIGEN

Experienţă. Descompunerea termică a oxizilor de plumb. Ca rezultat al reacțiilor redox intermoleculare, oxigenul este eliberat:

A) 2Pb02 = 2PbO + O2;
b) 2Pb3O4 = 6PbO + O2;
PbO2 290-320°→ Pb 2 O 3 390-420°→ Pb 3 O 4 530-550°→ PbO.

Plumb plumb (Pb 3 O 4 sau 2PbO PbO 2)

Plumb roșu

Oxid de plumb (IV) PbO2

Oxid de plumb (IV) PbO2

În timpul descompunerii termice, din 10 g de dioxid de plumb se obțin aproximativ 460 ml de oxigen, iar din 10 g de Pb 3 O 4 se obțin aproximativ 160 ml de oxigen.

Obținerea oxigenului din oxizii de plumb necesită o încălzire mai intensă.

Când pulberea maro închis PbO 2 sau Pb 3 O 4 portocaliu este încălzită puternic într-o eprubetă, se formează pulbere galbenă de oxid de plumb PbO; Folosind o așchie care mocnește, puteți verifica dacă oxigenul este eliberat.

Eprubeta după acest experiment nu este potrivită pentru utilizare ulterioară, deoarece... Când este încălzit puternic, oxidul de plumb se combină cu sticla.

Experienţă. Descompunerea termică a dioxidului de mangan.

3MnO 2 = Mn 3 O 4 + O 2 - 48 kcal.
Din 10 g dioxid de mangan (piroluzit) se obțin aproximativ 420 ml oxigen. În acest caz, eprubeta este încălzită la o căldură roșie deschisă.

Pentru a obține o cantitate mare de oxigen, procesul de descompunere a piroluzitului se efectuează într-un tub de fier de 20 cm lungime, închis la un capăt. Cel de-al doilea capăt este închis cu un dop cu un tub prin care este îndepărtat oxigenul.

Tubul de fier este încălzit folosind un cuptor cu ardere sau un arzător pe gaz Tekla cu un atașament în coadă de rândunică.

Experienţă. Descompunerea termică a anhidridei cromice. Oxigenul se formează ca urmare a unei reacții redox intramoleculare:

4СrO 3 = 2Сr 2 O 3 + 3O 2 - 12,2 kcal.

Oxid de crom (VI) CrO 3 [anhidridă cromică]

Oxid de crom (III) Cr2O3

Oxid de crom (III) Cr2O3

Descompunerea termică a anhidridei de crom (un solid higroscopic, roșu închis) eliberează oxigen și produce pulbere verde de oxid de crom Cr 2 O 3 .

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A PEROXIZILOR

Experienţă. Descompunerea termică a peroxidului de bariu BaO2. Reacția reversibilă se desfășoară după cum urmează:

2BaO 2 + 38 kcal ← 500° 700°→ 2BaO + O 2 .
Când peroxidul de bariu BaO 2 este încălzit puternic, legătura de peroxid este ruptă pentru a forma oxid de bariu și eliberează oxigen.

Din 10 g de peroxid de bariu se obțin aproximativ 660 ml de oxigen.

În loc de peroxid de bariu, puteți folosi și peroxid de sodiu. Apoi expansiunea urmează ecuația

2Na 2 O 2 = 2Na 2 O + O 2.
Experimentul se desfășoară într-o eprubetă cu tub de evacuare.

Experienţă. Descompunerea termică a cloratului de potasiu.În funcție de temperatură, cloratul de potasiu se descompune diferit. Când este încălzit la 356°, se topește, iar la 400° se descompune conform ecuației

2KlO 3 = KClO 4 + KCl + O 2.

În acest caz, se eliberează doar o treime din oxigenul conținut în compus și se observă solidificarea topiturii. Acest fenomen se explică prin faptul că compusul rezultat KClO 4 este mai stabil și mai refractar.

Când cloratul de potasiu este încălzit la 500°C, formarea percloratului de potasiu este o reacție intermediară.

Expansiunea în acest caz are loc conform ecuațiilor:
A) 4Kl03 = 3Kl04 + KCI + 71 kcal;
b) 3КlO 4 = 3Кl + 6O 2 - 24 kcal;
4КlO 3 = 4Кl + 6O 2 + 52 kcal.

Descompunerea termică a cloratului de potasiu se realizează într-o retortă mică, care este conectată la un cristalizator umplut cu apă (sau o baie pneumatică) folosind un tub de evacuare cu un tub de siguranță.

Aparatul este asamblat în conformitate cu. Pentru a evita o explozie, KClO 3 pur este turnat în retortă, fără nici un amestec de substanțe organice.

Pentru a evita descompunerea violentă, care ar putea provoca spargerea retortei, încălzirea se efectuează cu atenție. Oxigenul eliberat este colectat în diferite vase deasupra apei. Când vor să obțină un flux lent de oxigen, cloratul de potasiu este diluat amestecându-l cu sare uscată de masă.

Experienţă. Descompunerea termică a cloratului de potasiu în prezența unui catalizator.
În prezența catalizatorilor (MnO 2, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 și CuO), cloratul de potasiu se descompune ușor și complet la o temperatură mai scăzută (fără formarea unui compus intermediar, perclorat de potasiu) conform ecuației:

2KlO 3 = 2Kl + 3O 2 + 19,6 kcal.
Când se adaugă dioxid de mangan, KClO3 se descompune deja la 150-200°; procesul are următoarele etape intermediare:

2KlO 3 + 6MnO 2 → 2Kl + 6MnO 3 → 2Kl + 6MnO 2 + 3O 2 + 19,6 kcal.

Proporția de dioxid de mangan adăugat (piroluzit) variază de la 5 la 100% din greutatea cloratului de potasiu.

După ce experimentul este finalizat și dispozitivul s-a răcit, se toarnă în apă un amestec de dioxid de mangan și clorură de potasiu.

După ce clorura de potasiu este dizolvată, dioxidul de mangan puțin solubil este filtrat, spălat bine pe filtru, uscat într-un cuptor și depozitat pentru utilizare ulterioară ca catalizator. Dacă este necesară obținerea unei cantități mari de oxigen, procesul de descompunere se realizează în retorte din sticlă refractară sau în retorte din fontă.

Descompunerea termică a cloratului de potasiu în prezența dioxidului de mangan este cea mai convenabilă dintre metodele uscate de producere a oxigenului.

Acest experiment se face și cu alți catalizatori - Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 și CuO.

Experienţă. Producerea oxigenului prin încălzirea cloratului de potasiu, un amestec de clorat de potasiu cu dioxid de mangan și dioxid de mangan.

Pentru realizarea experimentului sunt necesare următoarele echipamente: trei eprubete din sticlă refractară cu tuburi de evacuare, trei cilindri cu o capacitate de 100 ml fiecare, trei arzătoare cu gaz, trei cristalizatoare și trei suporturi cu cleme. Instalația este asamblată în conformitate cu. Cristalizatoarele și cilindrii sunt umplute cu apă ușor colorată cu permanganat de potasiu sau fuchsin S. 1 g de KCl03 pur este turnat în prima eprubetă, 0,5 g de KCl03 și 0,5 g de Mn02 în a doua și 1 g de Mn02 în a treia.

O atenție deosebită

Asigurați-vă că eprubetele sunt curate și că nu intra în ele boabe de plută.

Arzatoarele pe gaz reglate cu grija, care aprind cu aceeasi flacara, nu foarte puternica, neluminoasa si care degaja aceeasi cantitate de caldura, se pun sub eprubete astfel incat sa incalzeasca substanta din eprubeta cu varful flacarii.

În curând, oxigenul începe să fie eliberat din eprubetă cu un amestec de clorat de potasiu și dioxid de mangan, iar reacția se termină chiar înainte de a începe să fie eliberat în alte eprubete.

Creșteți încălzirea celor două eprubete rămase. De îndată ce cloratul de potasiu se topește și oxigenul începe să fie eliberat, reduceți flacăra pentru a nu avea loc degajări violente de gaz. Într-o eprubetă cu dioxid de mangan, oxigenul începe să fie eliberat numai după ce conținutul eprubetei este încălzit la căldură roșie.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A BROMAȚILOR ȘI IODAȚILOR

Comportamentul acestor săruri la încălzire a fost luat în considerare la studierea proprietăților bromaților și iodaților. Descompunerea lor se realizează în eprubete cu tuburi de evacuare; Oxigenul eliberat este colectat peste apă.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A NITRAȚILOR

Pe baza modului în care nitrații se descompun atunci când sunt încălziți, aceștia pot fi împărțiți în trei grupuri:

1. Nitrații se descompun ca urmare a reacțiilor redox intramoleculare la nitriți și oxigen. Această grupă include nitrații de metale alcaline. Reacțiile se desfășoară conform ecuațiilor:

2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2,
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2.
2. Nitrații se descompun ca urmare a reacțiilor redox intramoleculare la oxidul de metal, dioxidul de azot și oxigenul. Această grupă include nitrații tuturor metalelor, cu excepția metalelor alcaline și nobile. De exemplu:

2Pb(NO 3) 2 = 2PbO + 4NO 2 + O 2,
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2,
2Hg(NO3)2 = 2HgO + 4NO2 + O2.
3. Nitrații se descompun ca rezultat al reacțiilor redox intramoleculare la metal, dioxid de azot și oxigen. Această grupă include nitrați de metale nobile:

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2.
Descompunerea inegală a nitraților la încălzire se explică prin stabilitatea diferită a nitriților și oxizilor corespunzători.

Nitriții de metale alcaline sunt stabili, nitriții de plumb (sau de cupru) sunt instabili, dar oxizii lor sunt stabili, iar în ceea ce privește argintul, atât nitriții, cât și oxizii sunt instabili; prin urmare, atunci când nitrații din acest grup sunt încălziți, se eliberează metale libere.

Experienţă. Descompunerea termică a nitratului de sodiu sau de potasiu. Nitratul de sodiu sau de potasiu este încălzit într-o eprubetă sau retortă cu un tub de evacuare. Azotatul de sodiu se topește la 314°, iar azotatul de potasiu se topește la 339°;

numai după ce conținutul dintr-o eprubetă sau într-o retortă devine roșie, începe descompunerea nitratului conform ecuațiilor date mai sus.

Descompunerea are loc mult mai ușor dacă topirea nitraților este împiedicată prin amestecarea acestora cu dioxid de mangan sau var sodic, care este un amestec de NaOH și CaO.

Descompunerea termică a nitraților de plumb și argint este luată în considerare în experimentele pentru producerea de dioxid de azot.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A PERMANGANAȚILOR Ecuația reacției:

Experienţă. Descompunerea termică a permanganatului de potasiu.
Această reacție redox intramoleculară are loc la aproximativ 240°.

Descompunerea termică se efectuează într-o eprubetă uscată (sau retortă) cu un tub de evacuare a gazului. Dacă doriți să obțineți oxigen pur fără urme de praf, care se formează în timpul descompunerii termice, se introduce un tampon de vată de sticlă în gâtul eprubetei (sau retortă).

Aceasta este o modalitate convenabilă de a obține oxigen, dar este costisitoare.

După ce experimentul este finalizat și eprubeta (sau retorta) s-a răcit, în ea se toarnă câțiva mililitri de apă, conținutul este bine agitat și se observă culoarea substanțelor rezultate (K 2 MnO 4 este verde și MnO 2 este maro închis).

Datorită proprietății permanganatului de potasiu de a elibera oxigen atunci când este încălzit, acesta este utilizat împreună cu sulf, cărbune și fosfor în diferite amestecuri explozive.

Producția de oxigen prin descompunerea termică a permanganatului de potasiu

Na2MnO4

Na2MnO4

Na2MnO4

Dioxid de mangan MnO2

PRODUCEREA OXIGENULUI PRIN DESCOMPUNEREA TERMICA A PERSULFAȚILOR

Experienţă. Pentru experiment, se folosește persulfat de amoniu proaspăt preparat, deoarece își schimbă compoziția în timpul depozitării.
Persulfatul de amoniu (solid) se descompune atunci când este încălzit conform următoarei ecuații:

(NH4)2S2O8 = (NH4)2S04 + SO2 + O2.

Pentru a elibera oxigenul de impuritățile de dioxid de sulf, amestecul de gaz este trecut printr-o soluție de NaOH, care leagă dioxidul de sulf sub formă de sulfit de sodiu. Descompunerea termică se efectuează într-o eprubetă cu tub de evacuare.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A PERCLORAȚILOR

Această metodă este discutată atunci când se descrie experiența producerii de oxigen prin descompunerea termică a cloratului de potasiu fără catalizator; în acest caz, percloratul este intermediarul.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA TERMICĂ A PERCARBONAȚILOR
Experienţă. Când este încălzit, percarbonatul de sodiu se descompune conform ecuației:

2K 2 C 2 O 6 = 2K 2 CO 3 + 2CO 2 + O 2. Pentru a elibera oxigenul de impuritățile de dioxid de carbon, amestecul de gaz este trecut printr-o soluție de hidrat de calciu sau oxid de bariu. Oxigenul poate fi produs și prin ardere

oxigenita

. Oxigenitul este un amestec subțire de 100 gr. părți KCl03, 15 gr. inclusiv MnO 2 şi o cantitate mică de praf de cărbune.

Oxigenul obținut prin această metodă este contaminat cu dioxid de carbon.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNEREA PEROXIZILOR METALELOR ALCALINE CU APA

Reacția se desfășoară conform ecuației:

2Na 2 O 2 + 4H 2 O = 4NaOH + 2H 2 O + O 2.
Aceasta este o reacție extrem de exotermă care are loc la rece și este accelerată de catalizatori - săruri de cupru, nichel, cobalt (de exemplu, CuSO 4,5 H 2 O, NiSO 4,7 H 2 O și CoSO 4,7 H 2 O).

Convenabil pentru obținerea oxigenului este oxylit - un amestec de peroxid de sodiu Na 2 O 2, potasiu K 2 O 2 și sulfat de cupru anhidru. Acest amestec este depozitat în cutii de fier bine închise, ferindu-l de umiditatea atmosferică (care îl descompune, vezi ecuația reacției anterioare) și de dioxid de carbon, cu care reacționează conform ecuației:

Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2 + 113 kcal.
Experienţă. Se toarnă un vârf de peroxid de sodiu (sau oxilitol) într-o eprubetă (sticlă sau balon) cu o cantitate mică de apă rece;

în acest caz, se observă o eliberare rapidă de oxigen și vasul se încălzește.

Dacă experimentul este efectuat într-un vas cu un tub de evacuare, atunci oxigenul eliberat poate fi colectat.

PRODUCEREA OXIGENULUI PRIN DESCOMPUNEREA PEROXIZILOR CU ACIZI ÎN PREZENȚA CATALIZILOR, DE EXEMPLU MnO 2 SAU PbO 2 Experienţă. Se adaugă HCI diluat într-o eprubetă care conține peroxid de bariu și dioxid de mangan;

în acest caz, oxigenul este eliberat ca rezultat al reacției:
2BaO2 + 4HCl = 2BaCl2 + 2H2O + O2.

Când se utilizează Pb02 ca catalizator, la amestec se adaugă HNO3 diluat.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNERE CALITICĂ A PEROXIDULUI DE HIDROGEN

Ecuația reacției:
2H2O2 = 2H2O + O2.

Atunci când se studiază proprietățile peroxidului de hidrogen, se notează factori favorabili descompunerii sale și se efectuează experimente cu privire la descompunerea acestuia sub influența dioxidului de mangan și a unei soluții de argint coloidal. Experienţă. Într-un cilindru de sticlă cu 50 ml apă și 10-15 ml perhidrol

(soluție 30% de H 2 O 2) se adaugă puțină pulbere de dioxid de mangan măcinată fin; se observă o eliberare rapidă de oxigen cu formarea de spumă (acest fenomen este foarte asemănător cu fierberea).

Experimentul se poate face și într-o eprubetă și, în loc de perhidrol, se folosește o soluție de peroxid de hidrogen 3%.

În loc de MnO 2, puteți folosi o soluție coloidală de argint.

PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN ACȚIA PERMANGANAT DE POTASIU ASUPRA PEROXIDULUI DE HIDROGEN (ÎN MEDII ACIDE, NEUTRE ȘI ALCALINE)

Reacția se desfășoară conform ecuațiilor de mai jos; Peroxidul de hidrogen este un agent reducător:
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 = 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O + 5O 2,
2KMnO4 + 2KOH + H2O2 = 2K2MnO4 + 2H2O + O2.
Experienţă. Obținerea unui curent constant de oxigen ușor de reglat prin oxidarea peroxidului de hidrogen la rece permanganat de potasiu în mediu alcalin. Într-un balon Bunsen se toarnă o soluție 3-5% de peroxid de hidrogen acidifiată cu o soluție 15% de H2S04, iar o soluție 10% de permanganat de potasiu se toarnă într-o pâlnie de picurare fixată în gâtul balonului.

Folosind robinetul pâlniei de picurare, puteți regla atât fluxul de soluție de permanganat în balon, cât și fluxul de oxigen. În timpul experimentului, o soluție de KMnO4 este introdusă prin picurare în balon.

Balonul Bunsen poate fi înlocuit în experiment cu un balon Wurtz sau un balon cu două gâturi.

Experienţă. Producția de oxigen prin oxidarea peroxidului de hidrogen cu dioxid de mangan într-un mediu acid. PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNERE CALITICĂ A PEROXIDULUI DE HIDROGEN

MnO2 + H2SO4 + H2O2 = MnS04 + 2H2O + O2.
Reacția are loc la frig; Prin urmare, pentru experiment, puteți folosi orice dispozitiv care permite interacțiunea la frig între o substanță solidă și o substanță lichidă pentru a obține un curent constant de gaz (aparatul Kipp sau balonul Wurtz, balonul Bunsen sau balonul cu două gâturi cu pâlnie de picurare) .

La efectuarea experimentului se utilizează dioxid de mangan în bucăți, 15% H2SO4 și 3-5% soluție de peroxid de hidrogen.

Experienţă. Producerea de oxigen prin oxidarea peroxidului de hidrogen cu sulfură de fier de potasiu într-un mediu alcalin. PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNERE CALITICĂ A PEROXIDULUI DE HIDROGEN

2K 3 + H 2 O 2 + 2 KOH = 2 K 4 + 2H 2 O + O 2.
Reacția are loc la frig; pentru a obține un curent constant de oxigen se folosesc aparatele indicate în experimentul anterior, sulfură solidă de fier de potasiu, soluție de hidroxid de potasiu hidrat 6-10% și soluție de peroxid de hidrogen 3-5%.

Experienţă. Obținerea oxigenului prin încălzirea cromatului (dicromat sau anhidridă cromică) cu acid sulfuric concentrat. Datorită reacției reversibile care se desfășoară conform ecuației:

2CrO 4 2- + 2H + ↔ Cr 2 O 7 2- + H 2 O,
Un mediu acid conține întotdeauna dicromat, nu cromat.

Următoarele reacții au loc între acidul sulfuric concentrat și dicromat:

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = 2 CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O,
(reacție dublă de schimb și deshidratare)
4CrO 3 + 6H 2 SO 4 = 2Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3O 2.
(reacție redox)
Când se efectuează un experiment într-o eprubetă, oxigenul este eliberat și culoarea portocalie (caracteristică dicromatului) se schimbă în verde (caracteristică sărurilor de crom trivalente).

III. OBȚINEREA OXIGENULUI DIN AERUL LICHID

Pentru a lichefia aerul se folosește principiul conform căruia, atunci când gazul se extinde fără a efectua lucrări externe, are loc o scădere semnificativă a temperaturii (efect Joule-Thomson).

Majoritatea gazelor se încălzesc atunci când sunt comprimate și se răcesc atunci când sunt expandate. On este dat schema circuitului funcționarea mașinii Linde folosită pentru lichefierea aerului.

Compresorul B, folosind un piston, comprimă aerul care intră prin robinetul A la 200 atm, purificat de dioxid de carbon, umiditate și urme de praf. Căldura generată prin compresie este absorbită în frigiderul D, răcit cu apă curentă. După aceasta, robinetul C este deschis și aerul intră în vasul E, unde se extinde la o presiune de 20 atm. Datorită acestei expansiuni, aerul este răcit la aproximativ -30°. Din vasul E, aerul se întoarce la compresorul B; trecând prin tubul exterior al serpentinei G, se răcește pe parcurs o nouă porțiune de aer comprimat care vine spre ea prin tubul interior al serpentinei.

A doua porțiune de aer este astfel răcită la aproximativ -60°. Acest proces se repetă până când aerul se răcește la -180°; o astfel de temperatură este suficientă pentru a-l lichefia la 20 atm în vasul E. Aerul lichid acumulat în vasul E este turnat în cilindru prin robinetul 1. Instalația descrisă funcționează continuu. Detaliile acestei mașini nu sunt prezentate în diagramă. Această mașină a fost îmbunătățită de J. Claude, după care a devenit mai productivă.

În compoziția sa, aerul lichid diferă de aerul atmosferic obișnuit; conține 54% în greutate oxigen lichid, 44% azot și 2% argon. Experienţă.

Pentru a arăta cum se modifică proprietățile substanțelor organice sub influența condițiilor în schimbare (temperatura și concentrația de oxigen), plantele cu frunze și flori sau un tub subțire de cauciuc sunt scufundate într-un termos cu aer lichid folosind clești metalici.

Oxigenul se obține din aerul lichid în următoarele moduri:

a) distilare fracționată (metoda cea mai comună);

b) dizolvarea aerului în lichide (de exemplu, 33% oxigen și 67% azot se dizolvă în apă) și extragerea acestuia sub vid; c) absorbția selectivă ( cărbune

absoarbe 92,5% în volum de oxigen și 7,5% în volum de azot);

Oxigenul obţinut prin descompunerea termică a KClO 3 conţine uneori urme de clor; obținut din nitrați de metale grele și nobile - dioxid de azot; obtinut din persulfati - dioxid de sulf;

obținut din percarbonați - dioxid de carbon; obţinut prin electroliza apei acidulate – ozon.

Oxigenul obținut prin metode umede conține vapori de apă.

Pentru purificarea oxigenului se trece printr-o sticla de spalat cu alcali, care retine toti compusii acizi volatili care il insotesc, printr-o solutie de KI (pentru indepartarea ozonului) si prin H 2 SO 4 concentrat, care retine vaporii de apa.

PROPRIETATI ALE OXIGENULUI

PROPRIETĂȚI FIZICE

Oxigenul este un gaz incolor, inodor și fără gust.

Densitatea sa relativă la aer este de 1,10563; prin urmare, poate fi colectat în vase folosind metoda deplasării aerului. În condiții normale, un litru de oxigen cântărește 1,43 g, iar un litru de aer cântărește 1,29 g Punctul de fierbere este -183°, punctul de topire este -218.88°. Oxigenul lichid într-un strat subțire este incolor, straturile groase sunt albastre;

greutate specifică

oxigen lichid 1.134.

Oxigenul solid este de culoare albastră și arată ca zăpada; greutatea sa specifică este 1,426.

Temperatura critică a oxigenului este de -118°; presiune critica 49,7 atm. (Oxigenul este stocat în butelii de oțel cu o capacitate de 50 de litri, la o presiune de 150 atm. Metodele de stocare a diferitelor gaze în butelii de oțel sunt descrise în primul capitol.)

Oxigenul se dizolvă în apă într-o cantitate foarte mică: într-un litru de apă la 20°C și o presiune de 760 mm Hg. Artă. Se dizolvă 31,1 ml de oxigen. Prin urmare, poate fi colectat în eprubete, cilindri sau gazometre folosind metoda deplasării apei. Oxigenul se dizolvă mai bine în alcool decât în ​​apă.

Pentru a umple gazometrul cu gaz sub o anumită presiune, închideți supapele C și B și deschideți orificiul E: dacă ambele supape superioare se potrivesc strâns, apa nu curge din gazometru. Capătul tubului este introdus prin orificiul E, prin care gazul este furnizat sub presiune care depășește presiunea atmosferică.

Gazul se acumulează în partea superioară a gazometrului, deplasând apa din acesta, care se revarsă prin orificiul E. După ce gazul umple aproape complet gazometrul, orificiul E este închis. La umplerea gazometrului cu gaz sub presiune atmosferică sau redusă, tubul prin care curge gazul este conectat la supapa deschisă B, apoi deschideți orificiul E și lăsați robinetul C închis. Apa care curge din orificiul E aspiră gazul în gazometru. După ce gazometrul este aproape complet umplut cu gaz, închideți orificiul E și supapa B.

Pentru a elibera gazul, umpleți pâlnia B cu apă și deschideți robinetul C; apa care intră în gazometru înlocuiește gazul din acesta, care iese prin robinetul deschis E).

Când sunt topite, unele metale, precum platina, aurul, mercurul, iridul și argintul, dizolvă aproximativ 22 de volume de oxigen, care este eliberat atunci când se solidifică cu un sunet specific, caracteristic în special argintului.

Molecula de oxigen este foarte stabilă, este formată din doi atomi; la 3000° doar 0,85% din moleculele de oxigen se disociază în atomi. Gazometrele nu sunt doar cele de laborator.

Fotografia prezintă Gazometrele Viena - acestea sunt 4 structuri mari situate în Viena (Austria) și construite în 1896-1899. Sunt situate în Simmering, al unsprezecelea district al orașului. În 1969-1978, orașul a abandonat utilizarea gazului de cocs în favoarea gazului natural, iar contoarele de gaz au fost închise.

În 1999-2001 au fost reconstruite și au devenit complexe multifuncționale (Wikipedia).

PROPRIETĂȚI CHIMICE

În cazul în care în timpul unei reacții chimice cantitatea de căldură eliberată depășește pierderea acesteia ca urmare a radiației, conductivității termice etc., are loc o oxidare viguroasă (de exemplu, arderea metalelor și nemetalelor în oxigen), altfel oxidare lentă apare (de exemplu, fosfor, cărbune, fier, țesut animal, pirita etc.).

Dacă are loc oxidarea lentă fără pierderi de căldură, are loc o creștere a temperaturii, ceea ce face ca reacția să se accelereze, iar o reacție lentă poate deveni viguroasă ca urmare a autoaccelerării.

Experienţă. Un exemplu de autoaccelerare a unei reacții lente. Luați două bucăți mici de fosfor alb. Una dintre ele este învelită în hârtie de filtru. După ceva timp, o bucată de fosfor înfășurată în hârtie se aprinde, în timp ce bucata neambalată continuă să se oxideze încet.

Nu există o linie clară între oxidarea viguroasă și cea lentă. Oxidarea viguroasă este însoțită de eliberarea de cantități mari de căldură și lumină; oxidarea lentă este uneori însoțită de luminiscență rece.

Arderea are loc și în moduri diferite. Substantele care in timpul arderii se transforma in stare de vapori (sodiu, fosfor, sulf etc.) ard pentru a forma o flacara; substanțele care nu formează gaze și vapori în timpul arderii ard fără flacără; arderea unor metale (calciu, magneziu, toriu etc.) este însoțită de degajarea unei cantități mari de căldură, iar oxizii fierbinți formați în timpul acestui proces au capacitatea de a emite multă lumină în regiunea vizibilă a spectru.

Substanțele care eliberează cantități mari de căldură în timpul oxidării (calciu, magneziu, aluminiu) sunt capabile să înlocuiască alte metale din oxizii lor (aluminotermia se bazează pe această proprietate).

Arderea în oxigen pur are loc mult mai energetic decât în ​​aer, în care încetinește datorită faptului că conține aproximativ 80% azot, care nu susține arderea.

ARDEREA DIVERSELOR SUBSTANȚE ÎN OXIGEN

Experimentele care ilustrează arderea în oxigen sunt efectuate în baloane cu pereți groși și cu gât larg, cu o capacitate de 2,5-3 litri (), pe fundul cărora trebuie turnat un strat subțire de nisip (dacă nu se face acest lucru, atunci dacă o picătură de metal topit lovește fundul vasului, vasul se poate sparge).

Pentru a arde în oxigen, substanța se pune într-o lingură specială din sârmă groasă de fier (sau cupru) turtită la capăt, sau proba de ars este atașată la capătul firului.

Experienţă. Aprinderea și arderea unei așchii mocnite (sau a unei lumânări) în oxigen. Când o așchie mocnitoare (sau lumânare) este introdusă într-un vas cu oxigen, așchia se aprinde și arde cu o flacără strălucitoare. Uneori, așchia se aprinde cu o mică explozie. Experimentul descris este întotdeauna folosit pentru a descoperi oxigenul liber ( * Protoxidul de azot dă o reacție similară).

Experienţă. Arderea cărbunelui în oxigen. Ecuația reacției:

C + O 2 = CO 2 + 94,3 kcal.
Dacă introduceți o bucată de cărbune mocnit atașat la capătul unui fir de fier într-un vas cu oxigen, cărbunele arde, eliberând o cantitate mare de căldură și lumină. Dioxidul de carbon produs în timpul arderii este descoperit folosind hârtie de turnesol albastră umezită cu apă sau prin trecerea gazelor de ardere printr-o soluție de oxid de calciu hidrat.

Experiența arderii cărbunelui în oxigenul eliberat în timpul descompunerii termice a KClO 3 a fost deja realizată atunci când se studiază proprietățile cloratului de potasiu.

Experienţă. Arderea sulfului în oxigen. Ecuația reacției:

S + O 2 = SO 2 + 71 kcal.
Când sulf aprins este adăugat într-un vas care conține oxigen, se observă o ardere mai intensă a sulfului în oxigen și se simte un miros înțepător de dioxid de sulf. Pentru a preveni răspândirea acestui gaz otrăvitor în laborator, vasul este închis ermetic la sfârșitul experimentului.

Arderea sulfului în oxigen eliberat în timpul descompunerii termice a cloratului de potasiu a fost descrisă la studierea proprietăților KClO 3 .

Experienţă. Arderea fosforului alb și roșu în oxigen. Reacția se desfășoară conform ecuației:

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 + 2x358,4 kcal.
Gâtul scurt și larg al unui balon (sau borcan) cu o capacitate de 0,5-2 litri, așezat pe o tavă cu nisip, se închide cu un dop prin care trece o lingură de metal și un tub de sticlă, a cărui axă trebuie trece prin mijlocul lingurii ().

Concomitent cu umplerea balonului cu oxigen (prin deplasarea aerului), tăiați o bucată de fosfor alb de mărimea unui bob de mazăre într-un mojar sub apă, strângeți-o ușor cu hârtie de filtru pentru a îndepărta urmele de apă și puneți-o într-o lingură de metal folosind metal. clești. Lingura se coboară în balon, se închide și se atinge fosforul cu o tijă de sticlă (sau sârmă) încălzită la 60-80°, care se introduce printr-un tub de sticlă.

Fosforul se aprinde și arde cu o flacără strălucitoare pentru a forma pentoxid de fosfor sub formă fum alb(care provoacă tuse).

Uneori, fosforul alb se aprinde în oxigen fără a-l atinge cu o tijă de sticlă sau sârmă încălzită. Prin urmare, se recomandă utilizarea fosforului care a fost depozitat în apă foarte rece; ar trebui să fie stors cu hârtie de filtru fără frecare și, în general, toate pregătirile pentru introducerea într-un vas cu oxigen trebuie efectuate cât mai repede posibil. Dacă fosfor După arderea fosforului, îndepărtați dopul cu o lingură, turnați o cantitate mică de apă în balon și testați-l cu hârtie de turnesol albastră.

Dacă o parte din fosfor rămâne neoxidată, lingura este coborâtă într-un cristalizator cu apă. Dacă tot fosforul a ars, atunci lingura se calcinează sub presiune, se spală cu apă și se usucă pe flacără.

Când efectuați acest experiment, nu introduceți niciodată fosfor alb topit într-un vas cu oxigen. Acest lucru nu se poate face, în primul rând, deoarece fosforul poate fi vărsat cu ușurință și, în al doilea rând, pentru că în acest caz fosforul arde în oxigen prea violent, împrăștiind stropi în toate direcțiile care pot cădea asupra experimentatorului; Stropii de fosfor provoacă spargerea unui vas, fragmente din care pot răni pe alții.

De aceea, pe masa ar trebui sa existe un cristalizator cu apa in care sa se arunce fosfor in cazul in care ia foc cand este presat cu hartie de filtru; De asemenea, este necesar să existe o soluție concentrată de KMnO 4 sau AgNO 3 (1: 10) pentru a acorda primul ajutor în cazul arsurilor cu fosfor.

În loc de fosfor alb, puteți folosi fosfor roșu uscat. Pentru a face acest lucru, fosforul roșu este mai întâi purificat, spălat bine cu apă și uscat.

Fosforul roșu se aprinde la o temperatură mai ridicată, așa că se dă foc cu un fir foarte încălzit.

După ardere, în acest caz, se toarnă puțină apă în balon, se testează soluția rezultată cu turnesol și se calcinează lingura sub tracțiune.

În ambele experimente ar trebui folosiți ochelari de protecție din sticlă închisă.

Experienţă. Arderea sodiului metalic în oxigen. Reacția se desfășoară conform ecuației:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 + 119,8 kcal.
Sodiul este ars într-un creuzet mic din oxid de calciu pur, cretă sau carton de azbest, dar nu într-o lingură de metal, care se poate topi și arde de la căldura degajată atunci când sodiul arde în oxigen.

Se aprinde sodiul și se aduce într-un vas cu oxigen, în care arde cu o flacără foarte strălucitoare; Arderea sa trebuie observată prin ochelari de protecție întunecați.

Un creuzet din cretă (sau CaO) este atașat cu două sau trei fire subțiri de un fir gros de fier (sau cupru) () și este plasată în el o bucată de metal de sodiu de mărimea unui bob de mazăre, curățată de oxid.

Creta, azbestul și oxidul de calciu sunt conductoare de căldură slabe și, prin urmare, sodiul este incendiat prin direcționarea de sus a flăcării arzătorului cu ajutorul unei țevi. Pentru a vă proteja de stropii de sodiu care arde, puneți un tub de cauciuc pe țeavă.

Încălzirea, topirea și aprinderea sodiului în aer se efectuează peste un vas cu oxigen.

Dacă sodiul nu se aprinde, atunci utilizați o suflantă pentru a îndepărta crusta care s-a format pe suprafața metalului, dar acest lucru trebuie făcut cu precauție extremă din cauza posibilei stropi de sodiu topit.

Experienţă. Arderea calciului metalic în oxigen. Ecuația reacției:

2Ca + O 2 = 2CaO + 2x152,1 kcal.
Se pune un chibrit într-un creuzet mic din carton de azbest, iar deasupra se pun așchii de calciu.

Aprindeți un chibrit și aduceți creuzetul cu așchii de calciu în vasul cu oxigen. Prin ochelari de protecție, observați aprinderea și arderea calciului metalic cu o flacără strălucitoare.

De asemenea, puteți adăuga calciu aprins într-un vas cu oxigen (cum a fost făcut în experimentul anterior cu sodiu).

Experienţă. Arderea magneziului în oxigen. Reacția se desfășoară conform ecuației:

2Mg + O2 = 2MgO + 2x143,84 kcal.
O bucată de tinder este atașată la un capăt al unei benzi de magneziu de 20-25 cm lungime, răsucită sub formă de spirală, iar un fir de fier la celălalt. Sârma se ia în mână și, ținând banda de magneziu în poziție verticală, se dă foc și banda de magneziu se introduce într-un vas cu oxigen. Prin ochelari de protecție, observați aprinderea și arderea magneziului pentru a forma oxid de magneziu.

La sfârșitul experimentului, turnați puțină apă în vas și, folosind un indicator, asigurați-vă că soluția de hidroxid de magneziu rezultat este alcalină.

Experimentul se poate face și cu pulbere de magneziu. Pentru a face acest lucru, luați o lingură de pudră de magneziu și introduceți o jumătate de chibrit cu capul în ea. Aprindeți un chibrit și puneți o lingură într-un vas cu oxigen.

Cu toate acestea, magneziul arde cu o flacără orbitoare în aer, deși aici reacțiile oxidative ale oxigenului sunt slăbite semnificativ datorită faptului că aerul conține un procent mare de azot.

Un vas în care este ars magneziu poate să spargă dacă magneziul care arde nu este introdus în el suficient de repede sau dacă magneziul care arde atinge părțile laterale ale vasului.

Lumina strălucitoare a magneziului care arde și-a găsit aplicație pentru iluminarea obiectelor fotografice și, de asemenea, ca inițiator al anumitor reacții care apar sub influența undelor luminoase scurte, de exemplu, sinteza HCl din elemente.

Luând în considerare proprietățile cloratului de potasiu, a fost descrisă experiența arderii amestecului său cu magneziu.

Experienţă. Arderea rumegușului mare de zinc în oxigen. Ecuația reacției:

2Zn + O 2 = 2ZnO + 2x83,17 kcal.
Pilitura mare de zinc se toarnă într-un tub de sticlă refractar de 15 cm lungime și cu diametrul interior de 0,8-1 cm (dacă nu sunt disponibile, se poate folosi și pulbere, dar în așa fel încât oxigenul să poată trece prin el) și se întăresc. acesta la un capăt într-o poziție orizontală în clema trepiedului.

Capătul tubului fixat într-un trepied este conectat la o sursă de oxigen, iar capătul opus este încălzit cu un arzător cu gaz.

Când oxigenul este trecut prin tub, zincul se aprinde și arde cu o flacără strălucitoare pentru a forma oxid de zinc (un solid alb). Experimentul se desfășoară sub tracțiune.

Experienţă. Determinarea cantității de oxigen consumată în timpul arderii cuprului.

2Сu + O 2 = 2СuО + 2x37,1 kcal.
Dispozitivul experimental este prezentat în. O barcă de porțelan care conține 1 g de pulbere metalică fină de cupru este introdusă într-un tub refractar de 20 cm lungime și cu un diametru interior de 1,5 cm. O sticlă de spălat cu apă este conectată la o sursă de oxigen (gazometru sau cilindru).

Gazometrul cu clopot, situat în dreapta, este umplut cu apă colorată cu o soluție de indigo sau fuchsin.

Supapa gazometrului este deschisă astfel încât oxigenul care trece prin dispozitiv să poată curge sub clopot.

Deschideți clema dintre sticla de spălat și tubul refractar și lăsați sub clopot aproximativ 250 ml de oxigen. Închideți clema și notați volumul exact de oxigen. Utilizarea unui arzător Teklu cu „ coada rândunica

„Se încălzește partea tubului în care se află barca de porțelan. După câteva minute, cuprul se aprinde, iar nivelul apei din clopot crește imediat.

Încălzirea se continuă timp de 35-40 de minute până când volumul de gaz din gazometru încetează să se mai schimbe.

Lăsați dispozitivul să se răcească; în acest caz, se stabilește un volum constant de gaz. Apoi apa este adusă la același nivel și volumul de oxigen nereacționat este determinat de diviziunile gazometrului.

Experimentul face posibilă determinarea cu precizie a cantității de oxigen cheltuită pentru oxidarea cuprului suspendat înainte de începerea experimentului.

Acest aparat nu trebuie folosit pentru a arde zinc, magneziu sau calciu. Mai exact, până la sutimi de gram, se cântărește un creuzet de porțelan gol, cu capac, care a fost în prealabil curățat temeinic, calcinat și răcit într-un esicator.

Apoi se toarnă aproximativ 3-4 g de pulbere fină de cupru în creuzet și creuzetul și cuprul sunt cântăriți cu precizie.

Așezați creuzetul în poziție înclinată pe triunghiul de porțelan și încălziți-l la foc mic timp de 15-20 de minute. Apoi scoateți capacul și încălziți-l puternic cu flacăra oxidantă a arzătorului. După 20-25 de minute, se acoperă creuzetul cu un capac și se continuă încălzirea. După ce încălzirea sa oprit, creuzetul este răcit într-un esicator și cântărit cu precizie.

g 1 = greutatea creuzetului gol cu ​​capac;

g 2 = greutatea creuzetului gol cu ​​capac și cupru;

g 3 = greutatea creuzetului gol cu ​​capac și oxid de cupru.

Datele obținute ar trebui să arate că greutatea oxigenului adăugat la un atom-gram de cupru este aproape de greutatea atomică a oxigenului.

După ce au repetat experimentul cu cuprul metalic și alte metale, ei constată că, în toate cazurile, oxigenul se combină cu diferite elemente într-un raport cantitativ constant și, în practică, sunt convinși că raportul dintre cantitatea de greutate a substanțelor care intră într-un compus chimic este întotdeauna constant. Ecuația reacției:

Experienţă. Arderea fierului în oxigen.
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 + 2x196,5 kcal.

Pentru experiment, ei folosesc o sârmă subțire din oțel călit cu diametrul de 7-8 mm, din care un capăt este înfipt într-un dop de plută, iar o bucată de tinder este atașată la celălalt capăt sau înfășurată cu fir și scufundată. în sulf topit (fitil de sulf). Când o spirală de oțel cu tinder aprins (sau un fitil de sulf) este introdusă într-un vas care conține oxigen (în fundul căruia ar trebui să existe un strat de nisip), spirala arde, împrăștiind scântei.

angelo.edu Experienţă. Arderea pulberilor metalice în aer.

Un vârf de pudră de cupru, zinc, fier, magneziu, aluminiu și antimoniu este turnat peste flacăra unui arzător cu gaz instalat sub tiraj. Experienţă. Oxidarea metalelor într-un vas închis.

Experiența ne permite să demonstrăm că atunci când metalele sunt transformate în oxizi, o parte din aer este consumată și că creșterea în greutate a metalelor în timpul oxidării lor este egală cu pierderea de greutate a aerului.

După cântărirea dispozitivului asamblat, eprubeta este încălzită cu o flacără a arzătorului cu gaz cu agitare continuă până când se formează scântei în pulbere. După răcirea eprubetei, cântăriți-o pe o cântar pentru a verifica dacă greutatea eprubetei s-a modificat. Apoi se introduce un tub de sticlă în tubul de cauciuc, al cărui capăt este coborât într-un pahar cu apă.

Când deschideți clema, urmăriți cum apa crește prin tub. Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că oxigenul din aer este consumat pentru oxidarea fierului și, prin urmare, presiunea din dispozitiv scade.

Ușoară diferență dintre greutatea fierului și greutatea oxidului de fier poate fi detectată doar cu ajutorul unui cântar suficient de sensibil.

În loc de eprubetă, puteți folosi o retortă sau un balon cu fund rotund, iar în loc de un dop de cauciuc, puteți folosi un dop de plută cerat.

Experimente similare au fost efectuate de Lomonosov și Lavoisier pentru a demonstra legea conservării materiei.

Experienţă. Oxidarea lentă a fierului umed. Experiența ne permite să stabilim că căldura este eliberată atunci când pulberea umedă de fier este oxidată.

Dispozitivul constă dintr-un termoscop conectat la un manometru (). Două tuburi sunt introduse în spațiul de reacție al termoscopului printr-un dop de cauciuc bine montat. Primul tub este conectat la o butelie de gaz și servește la furnizarea de oxigen. Al doilea tub este folosit pentru a elimina gazul; este conectat la o sticlă de spălat Muencke, în care se toarnă apă colorată cu indigo sau magenta.

O astfel de cantitate de apă este turnată în sticla de spălat, astfel încât atunci când este aspirată în tubul interior și umplută, încă mai există apă în sticlă care ar acoperi ieșirea tubului.

Pentru a face un termoscop, puteți folosi partea exterioară a unui flacon de spălat Drexel de 300 ml cu tub lateral. În vas se introduce o eprubetă de 23 cm lungime și 2,5 cm în diametru cu gâtul ușor îngustat. Partea superioară exterioară a eprubetei trebuie să fie măcinată până la gâtul vasului. În absența părților de mai sus, termoscopul poate fi realizat dintr-un balon Bunsen, în gâtul căruia se introduce o eprubetă mare folosind un inel de cauciuc. Termoscopul este conectat la un manometru în formă de U, în care se toarnă apă cu tentă magenta.

Manometrul are un robinet în formă de T cu robinet, ceea ce îl face ușor de reglat.

Într-un balon conic se amestecă 100 g de pulbere de fier cu benzen, se filtrează printr-un filtru pliat, se spală cu eter și rapid (pulberea de fier oxidată nu este potrivită pentru experiment) se usucă pe o țiglă din material ceramic poros.

Pulberea de fier, umezită bine cu 18 ml apă distilată, este împrăștiată peste vată de sticlă și umplută cu ea în spațiul de reacție al termoscopului.

Pentru a elimina aerul din dispozitiv, prin acesta este suflat un curent puternic de oxigen. Prezența oxigenului pur în dispozitiv este determinată prin aducerea unei așchii care mocnește la ieșirea balonului de spălare.

Apoi alimentarea cu oxigen este oprită și lichidul din ambele tuburi ale manometrului este egalizat (hârtia milimetrică este asigurată în spatele manometrului).

În vasul de reacție, oxigenul se combină parțial cu fierul, iar după câteva minute se observă absorbția lichidului în tubul interior al balonului de spălare. În acest caz, mai mult oxigen este trecut în termoscop pentru a egaliza nivelurile de lichid din tuburile interioare și exterioare ale sticlei de spălat. Această operație se repetă de două până la trei ori. Modificarea presiunii observată de manometru indică căldura generată de oxidare.

Secțiunea despre fosfor descrie experimente care arată oxidarea lentă a fosforului alb. Reacția se desfășoară conform ecuației:

Experienţă. Oxidarea catalitică a alcoolului metilic la formaldehidă.
H3C-OH + 0,5O2 → H2C=O + H2O + 36 kcal.

Aparatul este asamblat în conformitate cu. 50 ml de alcool metilic pur se toarnă într-un balon Wurtz de 150 ml cu capătul tubului lateral tras la un diametru de 1 mm. O rolă din plasă de cupru de 10 cm lungime, înfășurată pe sârmă groasă de cupru, se introduce într-un tub refractar de 25-30 cm lungime și 1 cm în diametru. Se toarnă apă în balonul de spălare din stânga și o soluție incoloră de acid sulfuros H2SO3 cu fucsină este turnată în balonul din dreapta chiar înainte de începerea experimentului. Paharul în care este coborât balonul Wurtz trebuie să conțină apă încălzită la 30-40°.

Pentru a efectua experimentul, încălziți apa într-un pahar la 45-48°, utilizați o pompă cu jet de apă pentru a aspira un curent puternic de aer prin dispozitiv și încălziți rola de plasă de cupru cu un arzător Teklu, mai întâi cu flacără mică. , apoi aduceți-l la foc roșu.

Debitul de aer este reglat astfel încât, după scoaterea arzătorului, rola de plasă de cupru să rămână încinsă fără încălzire externă.

După ceva timp, amestecul de acid sulfuros și fucsină din sticla de spălat potrivită se transformă într-o culoare roșu-violet intensă.

Pentru a obține o soluție incoloră de acid sulfuros cu fucsină, se dizolvă 0,1 g fucsină în 300 ml apă distilată și se trece dioxid de sulf prin soluția rezultată până când culoarea fucsinului dispare. Reactivul rezultat este depozitat într-un vas cu un dop măcinat. Întreaga experiență durează aproximativ cinci minute. La sfârșitul experimentului, lăsați dispozitivul să se răcească într-un flux de aer slab.

Când se utilizează alcool etilic, se formează acetaldehida conform ecuației:

CH3CH2-OH + 0,5O2 → CH3CH=O + H2O.
Restaurarea unei mărgele oxidate dintr-o plasă de cupru cu alcool metilic este descrisă în secțiunea despre azot (o metodă de producere a azotului prin legarea oxigenului atmosferic cu cupru fierbinte).

Experienţă. Oxidarea anodica, efectul decolorant al oxigenului in momentul eliberarii acestuia. Un pahar cu o soluție de sulfat de sodiu este acoperit cu un cerc de plută, prin care trec doi electrozi de carbon cu diametrul de 5-6 mm.

Anodul este învelit de mai multe ori cu o cârpă de bumbac vopsită în albastru, iar electrozii sunt conectați la trei baterii conectate în serie.

După 2-3 minute de trecere a curentului, primele două straturi de țesut direct adiacente anodului sunt decolorate de oxigenul atomic eliberat în timpul electrolizei. Al doilea și straturile ulterioare de țesut, prin care trec moleculele de oxigen diatomic deja stabile, rămân colorate.

Experienţă. Oxidare anodica.Într-un pahar se toarnă o soluție 25% de H 2 SO 4 și se coboară în el doi electrozi de plumb sub formă de plăci. Electrozii sunt conectați la o sursă de curent electric continuu cu o tensiune de 10 V. Când circuitul este închis, la anod apare o culoare maro.

Electroliza este continuată până când dioxidul de plumb brun PbO2 format pe anod devine vizibil.

Dacă utilizați un anod de argint, atunci pe anod se eliberează oxid de argint negru Ag 2 O.

Stingând focul.Știind ce este arderea, este ușor de înțeles pe ce se bazează stingerea incendiilor.

Incendiul poate fi stins cu solide, gaze și vapori, lichide și spumă. Pentru a stinge focul, acesta trebuie izolat de aer (oxigen), scop în care este acoperit cu nisip, sare, pământ sau acoperit cu o pătură groasă.

Adesea, la stingerea incendiilor, se folosesc stingătoare, a căror descriere este dată în secțiunea privind dioxidul de carbon.

La stingerea incendiilor în depozitele de lemn, paie, textile și hârtie, se folosesc așa-numitele stingătoare uscate, care emit dioxid de carbon solid la o temperatură de -80°C. În acest caz, flacăra se stinge din cauza scăderii puternice a temperaturii și diluării oxigenului aerului cu dioxid de carbon, care nu susține arderea. Aceste stingătoare sunt utile pentru incendii în centrale electrice, centrale telefonice, fabrici de ulei și lacuri, distilerii etc.

Un exemplu de utilizare a gazelor pentru stingerea incendiilor este utilizarea dioxidului de sulf, care se formează în timpul arderii sulfului aruncat într-o sobă sau coș de fum, pentru a stinge funinginea care a luat foc într-un coș de sobă.

Cel mai comun și mai ieftin lichid de stingere a incendiilor este apa. Scade temperatura flacarii, iar vaporii ei impiedica aerul sa ajunga la obiectele care arde. Cu toate acestea, apa nu este folosită pentru a stinge uleiul care arde, benzina, benzenul, uleiul și alte lichide inflamabile mai ușoare decât apa, deoarece plutesc la suprafața apei și continuă să ardă; folosirea apei în acest caz ar contribui doar la răspândirea incendiului.

Stingătoarele cu spumă sunt folosite pentru a stinge benzina și uleiurile; spuma pe care o emit rămâne pe suprafața lichidului și îl izolează de oxigenul aerului.

APLICAREA OXIGENULUI

Oxigenul este utilizat ca agent oxidant în producerea acizilor azotic, sulfuric și acetic, în procesul de furnal, pentru gazeificarea subterană a cărbunelui, pt. sudare cu gazși tăierea metalelor (flacără de hidrogen sau acetilenă-oxigen), pentru topirea metalelor, cuarțului, pentru obținerea temperaturi ridicateîn laboratoare, pentru respirație folosind diverse aparate folosite de piloți, scafandri și pompieri.

Fără oxigen, niciun animal nu poate exista.

Cărbunele, petrolul, parafina, naftalina și o serie de alte substanțe impregnate cu oxigen lichid sunt folosite pentru prepararea unor explozivi.

Amestecuri de oxigen lichid cu pulbere de cărbune, făină de lemn, ulei și alte substanțe inflamabile se numesc oxyliquits. Au proprietăți explozive foarte puternice și sunt utilizate în operațiuni de sablare.

OZON O 3

Ozonul este o formă alotropă a oxigenului. Numele provine de la cuvântul grecesc „osein”, care înseamnă „parfumat”. Ozonul a fost descoperit în 1840 de către Schönbein.

Ozonul este conținut în atmosferă în cantități foarte mici: la suprafața pământului concentrația sa este de 10 -7%, iar la o altitudine de 22 km față de suprafața pământului - 10 -6%. La suprafața pământului, ozonul se găsește mai ales la cascade, pe malul mării (unde, ca și oxigenul atomic, se formează sub influența razelor ultraviolete), în pădurile de conifere (aici se formează ca urmare a oxidării terpene și alte substanțe organice); Ozonul se formează în timpul descărcărilor fulgerelor. La o altitudine de aproximativ 22 km de suprafața pământului, se formează din oxigen sub influența razelor ultraviolete de la soare.

Ozonul este produs din oxigen; În acest caz, este necesar să se consume energie externă (termică, electrică, radiații). Reacția se desfășoară conform ecuației:

3O 2 + 69 kcal ↔ 2O 3.

Astfel, conversia oxigenului în ozon este o reacție endotermă în care volumul gazelor scade.

Moleculele de oxigen, sub influența energiei termice, luminoase sau electrice, se dezintegrează în atomi. Fiind mai reactivi decât moleculele, atomii se combină cu moleculele de oxigen nedisociate și formează ozon.

Cantitatea de ozon formată este mai mare cu cât temperatura este mai scăzută și este aproape independentă de presiunea la care are loc reacția. Este limitată de ratele de degradare ale moleculelor de ozon rezultate și de formarea lor ca urmare a acțiunii fotochimice (în timpul descărcărilor electrice, sub influența radiațiilor de la lămpile cu cuarț).

Toate metodele de producere a ozonului în condiții apropiate de temperatura obișnuită se caracterizează printr-un randament scăzut (aproximativ 15%), care se explică prin instabilitatea acestui compus.

Descompunerea ozonului poate fi parțială (când apare spontan la temperaturi obișnuite; în acest caz este proporțională cu concentrația) și completă (în prezența catalizatorilor).

Stratosfera de la o altitudine de 15-35 km conține stratul de ozon, care protejează Pământul de radiațiile ultraviolete. Mulți oameni au auzit despre așa-numita „gaură de ozon”. În realitate, aceasta este doar o scădere parțială a conținutului de ozon, care este semnificativă doar peste polul sudic al planetei. Dar chiar și aici, distrugerea stratului de ozon este doar parțială. Este foarte posibil ca „gaura de ozon” să se fi format cu mult înainte de apariția umanității. În apropierea suprafeței planetei se formează cantități semnificative de ozon. Una dintre principalele surse este poluarea antropică (mai ales în orașele mari). Departe de a fi inofensiv, acest ozon prezintă un risc semnificativ pentru sănătatea umană și mediu(nota editorului)

Distribuția ozonului în emisfera sudică 21-30 septembrie 2006. Albastru, violet și roșu indică zone cu conținut scăzut de ozon, verde și galben - zone cu conținut mai mare de ozon.

Date de la NASA. (nota editorului)

METODE CHIMICE DE PRODUCERE A OZONULUI

Toate reacțiile care produc oxigen duc la formarea unor cantități mici de ozon. Experienţă. Producția de ozon prin acțiunea acidului sulfuric concentrat asupra permanganatului de potasiu.

Ecuații de reacție:

2KMnO 4 + H 2 SO 4 = 2НMnO 4 + K 2 SO 4 (reacție de schimb),

2НMnO 4 + Н 2 SO 4 = Мn 2 O 7 + Н 2 O + Н 2 SO 4 (reacție de deshidratare),

Mn 2 O 7 → 2MnO 2 + 3O,

Mn 2 O 7 → 2MnO + 5O (ambele reacții de descompunere redox pot avea loc simultan; descompunerea mai energetică duce la formarea de MnO),

3O + 3O 2 = 3O 3 (reacția de formare a ozonului).

Cu grijă, fără a se apleca peste mortar, se toarnă câteva picături de H 2 SO 4 concentrat într-un mortar cu o cantitate mică de KMnO 4 .

Anhidrida de mangan Mn 2 O 7 formată conform ecuațiilor de mai sus este un lichid uleios greu de culoare maro-verzuie, care se descompune la 40-50° în MnO 2, MnO și oxigen atomic, care, combinându-se cu oxigenul molecular din aer, formează ozon.

În loc de mortar, puteți folosi o cană de porțelan, sticlă de ceas sau plăci de azbest.

Un bulgăre de vată înmuiat în eter introdus în atmosfera de ozon la vârful firului se aprinde imediat. În loc de eter, vata poate fi umezită cu alcool, benzină sau terebentină.

Hârtia indicatoare cu iodură de amidon umezită cu apă este colorată în albastru de ozon.
Hârtia iod-amidon se prepară prin umezirea benzilor de hârtie de filtru într-un amestec dintr-o soluție concentrată incoloră de iodură de potasiu și soluție de amidon.

Culoarea albastră a hârtiei cu iod amidon dispare treptat pe măsură ce are loc o reacție între iod și oxidul de potasiu hidrat:

3I 2 + 6KON = KIO 3 + 5KI + 3H 2 O.
În prezența excesului de ozon, iodul liber este oxidat; apar urmatoarele reactii:

I 2 + 5O 3 + H 2 O = 2НIO 3 + 5О 2,
I 2 + 9O 3 = I(IO 3) 3 + 9O 2.

Interacțiunea Mn 2 O 7 cu lâna

Experienţă. Producția de ozon prin acțiunea acidului azotic concentrat asupra persulfatului de amoniu. Sursa de oxigen atomic din acest experiment este acidul persulfuric, format ca urmare a reacției de schimb dintre persulfatul de amoniu și acidul azotic, iar sursa de oxigen molecular este acidul azotic, care se descompune atunci când este încălzit.

Această metodă de producere a ozonului se bazează pe următoarele reacții:

(NH4)2S2O8 + 2HNO3 = H2S2O8 + 2NH4NO3,

2HNO3 → 2NO2 + 0,5O2 + H2O,
O + O 2 = O 3.
Dispozitivul necesar pentru experiment este prezentat în. Un balon mic care conține 2 g de persulfat de amoniu și 10 ml de acid azotic concentrat este conectat printr-o secțiune subțire la un tub de sticlă, al cărui capăt este coborât într-o eprubetă cu o soluție de iodură de potasiu și o cantitate mică de amidon.

La ceva timp după ce balonul începe să se încălzească la foc mic, soluția din eprubetă devine albastră. Cu toate acestea, ca urmare a interacțiunii iodului cu hidroxidul de potasiu hidrat, culoarea albastră dispare curând.

O soluție de 0,5% de indigo carmin sau o soluție de 1% de indigo în H2SO4 concentrat își schimbă culoarea de la albastru la galben pal datorită oxidării indigo-ului la isatină de către ozon, conform ecuației:

C 16 H 10 O 2 N 2 + 2O 3 ← 2C 8 H 5 O 2 N + 2O 2 + 63,2 kcal.
În loc de con, în acest experiment, puteți folosi o eprubetă cu tub de evacuare a gazului.

Fosforul alb, curățat în prealabil de pelicula de suprafață sub apă, este plasat folosind un clește metalic într-un cilindru de sticlă cu o capacitate de 1,5-2 litri.

Turnați suficientă apă distilată în cilindru, astfel încât să acopere 2/3 din bețișoarele de fosfor și puneți-o într-un cristalizator cu apă încălzită la 25°.

În locul cilindrului, puteți folosi un balon de 500 ml în care fosforul poate fi încălzit până se topește (aproximativ 44°) cu agitare continuă.

Prezența ozonului este detectată la aproximativ două ore după începerea experimentului printr-un miros caracteristic care amintește de usturoi și hârtie indicator iodură-amidon; Ozonul poate fi detectat turnând câteva picături de sulfat de titanil într-o eprubetă care conține o soluție luată din cilindru.

Sulfatul de titanil se prepară prin încălzirea sub tracțiune într-o cană de porțelan a 1 g de dioxid de titan cu dublul volumului de acid sulfuric concentrat până când încep să se elibereze vapori albi. După răcire, conținutul cupei se introduce treptat în 250 ml apă cu gheață. În apă, sulfatul de titan Ti(SO4)2 se transformă în sulfat de titanil.

În prezența ozonului, o soluție incoloră de sulfat de titanil se transformă într-o soluție galben-portocalie de acid pertitanic, reacția se desfășoară conform ecuației:

TiOS04 + O3 + 2H20 = H2TiO4 + O2 + H2SO4.

PRODUCEREA DE OZON PRIN ELECTROLIZA ACIZILOR

Experienţă. Producerea de ozon prin electroliza acidului sulfuric concentrat (aproximativ 50%).În timpul electrolizei H2SO4 concentrat, procesele redox la electrozi decurg conform următoarei scheme:

H 2 SO 4 → HSO 4 - + H + (ioni de acid sulfuric concentrat),

H 2 O ↔ OH - + H + (ioni de apă),

La catod: 2H + 2e - → 2H → H 2 (se eliberează hidrogen),

La anod: HSO 4 - - 2e - → H 2 S 2 O 8.

Acidul persulfuric se descompune în apă după ecuația: H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O = 2H 2 SO 4 + H 2 O + O (se eliberează oxigen la anod).

Oxigenul atomic rezultat se combină cu oxigenul molecular pentru a forma ozon:

O + O 2 = O 3.
În funcție de condiții (densitatea curentului și temperatură), la anod se formează acid persulfuric, ozon și oxigen molecular.

În timpul electrolizei apei acidulate, ozonul se formează atunci când anodul este realizat dintr-un metal neoxidant, iar apa nu conține substanțe care pot absorbi oxigen.

Aparatul este asamblat în conformitate cu. 100 ml dintr-o soluție de acid sulfuric 20-50% se toarnă într-un pahar cu o capacitate de 150 ml, în care un catod format dintr-o placă de plumb (25 x 10 mm) și un anod, care este un fir de platină cu un cu diametrul de 0,5 mm, lipite în sticlă, sunt scufundate tub de 9 cm lungime și 5 mm în diametru. Firul este lipit în așa fel încât capătul său liber să se extindă la 1 cm de tub. Firul de platină este conectat la firul exterior folosind câteva picături de mercur introduse în tub. Anodul se introduce printr-un dop de plută cerat într-un tub deschis de 9 cm lungime și 1,5 cm diametru, care are un tub lateral în partea superioară.

După închiderea circuitului electric, cu un curent de 1,5 A, ozonul poate fi detectat la orificiul tubului lateral prin miros sau folosind hârtie iodură-amidon.

Dacă utilizați un anod de platină și răciți electrolizorul la -14°, se pot obține și cantități mici de ozon prin electroliza H 2 SO 4 diluat.

Ozonul este produs și prin electroliza acizilor cromic, acetic, fosforic și fluorhidric.

PRODUCEREA OZONULUI PRIN DESCARCARE ELECTRICA IN OXIGEN

Experienţă. Producerea de ozon prin trecerea scânteilor electrice prin oxigenul conținut în eudiometru. Se introduc 5 ml de oxigen într-un eudiometru Bunsen (vezi secțiunea hidrogen) cu electrozi de platină cu o capacitate de 50 ml, umpluți cu o soluție de iodură de potasiu care conține amidon. Eudiometrul se montează folosind un trepied într-un cristalizator cu aceeași soluție.

Când firele eudiometrului sunt conectate la bornele secundare ale bobinei de inducție, scântei sar între firele de platină și soluția amidonată de iodură de potasiu începe să devină albastră. Oxidarea soluției de iodură de către ozon crește atunci când este agitată.

In locul unui eudiometru Bunsen, puteti folosi aparatul indicat pe, din sticla groasa. Acest dispozitiv ar putea ozona tot oxigenul introdus dacă încălzirea nu a avut loc în timpul descărcărilor de scântei, accelerând reacția inversă de descompunere a ozonului.

O soluție de iodură de potasiu cu adaos de amidon se prepară după cum urmează: se pisează 0,5 g de amidon într-un mojar într-o cantitate mică de apă, se adaugă aluatul rezultat cu amestecare la 100 ml apă clocotită; După ce soluția de amidon s-a răcit, se adaugă la ea 0,5 g de KI, dizolvat anterior într-o cantitate mică de apă.

Atunci când un curent de oxigen pur și uscat (aer) trece printr-un ozonizator sub influența unei descărcări electrice liniștite de descărcări electrice fără scântei), o parte din oxigen (maximum 12-15% în volum) este transformat în ozon.

Aerul umed și praf nu poate fi folosit în acest scop, deoarece descărcările electrice formează în acest caz o ceață groasă care se instalează pe electrozii și pereții de sticlă ai ozonizatorului; ca urmare, în loc de descărcări liniștite, în ozonizator încep să apară scântei și se formează oxid de azot; Oxidul de azot în prezența oxigenului este oxidat în dioxid de azot, care distruge electrozii.

Sursa de oxigen poate fi un contor de gaz sau o butelie de oxigen;

Sub influența unor astfel de descărcări electrice, în spațiul ocupat de oxigen se formează ionii și electronii, provocând dezintegrarea lor la ciocnirea cu moleculele de oxigen.

Prezența ozonului este detectată prin metodele descrise mai sus, precum și prin metodele indicate la descrierea proprietăților ozonului.

Mai jos sunt descrieri ale unor tipuri de ozonizatoare.

Introducând alternativ un strat de vată de sticlă cu pulbere de mangan sau dioxid de plumb (10 cm) sau un strat de cărbune granular activat într-un tub larg, asigurați-vă că ozonul se descompune la trecerea lor.

Descompunerea ozonului este însoțită de eliberarea de căldură și creșterea volumului gazului.

APLICAREA OZONULUI

Ca agent oxidant puternic, ozonul ucide microorganismele și, prin urmare, este folosit pentru a dezinfecta apa și aerul, pentru a înălbi paiele și pene, ca agent oxidant în chimia organică, în producerea de ozonide și, de asemenea, ca mijloc de accelerare a îmbătrânirii coniacurilor. si vinuri.

PEROXID DE HIDROGEN H 2 O 2

Peroxidul de hidrogen a fost obținut pentru prima dată în 1818 de către Tenar prin reacția peroxidului de bariu cu acid clorhidric.

RĂSPÂNDIRE

În stare liberă, H 2 O 2 se găsește în straturile inferioare ale atmosferei, în precipitații (în timpul descărcărilor fulgerelor, aproximativ 11 mg la 60 kg apă), ca produs al oxidării lente a substanțelor organice și anorganice, ca un produs intermediar al asimilarii si disimilarii, iar in sucurile unor plante.

PRIMIREA

Experienţă. Prepararea peroxidului de hidrogen prin reducerea catodica a oxigenului molecular cu hidrogen. Reacția se desfășoară conform ecuației:

O2 + 2H → H2O2 + 138 kcal.
Aparatul este asamblat în conformitate cu. O baie electrolitică este un pahar cu o capacitate de 250-300 ml, umplut cu acid sulfuric (gravitate specifică 1,2-1,25) și acoperit cu o placă de azbest.

Prin placă se trec un anod și un cilindru de sticlă cu diametrul de 3 cm, în interiorul cărora se află un catod, precum și un tub de sticlă prin care curge oxigen pur dintr-un gazometru sau cilindru. Un tub de alimentare cu oxigen cu un vârf extins trece de sub cilindr și se termină la catodul însuși.

În apropierea anodului, se face o altă gaură în placa de azbest pentru a îndepărta oxigenul eliberat la anod.

Anodul este o placă de platină situată la un nivel superior în comparație cu catodul. Catodul este realizat dintr-o placă de platină sau paladiu.

Sursă energie electrica este o baterie de 10 V.

După asamblarea dispozitivului, luați 10 ml de electrolit din spațiul anodului cu o pipetă, turnați-l într-un pahar și adăugați câteva picături de soluție de sulfat de titanil. Nu apare nicio colorare în acest caz.

La 5-10 minute după începerea electrolizei la un curent de 4-5 A și trecerea unui curent puternic de oxigen, opriți curentul și luați o probă de electrolit. De data aceasta, când se adaugă sulfat de titanil, electrolitul devine galben-portocaliu;

acest lucru se explică prin formarea acidului peroxodisulfatotitanic:

Cu o electroliză mai lungă, mostrele de sulfat de titanil dau o colorare mai intensă. În acest caz, au loc următoarele reacții:
A) TiOSO4 + H2O2 + H2O = H2TiO4 + H2SO4,
b) TiOSO4 + H2O2 + H2SO4 = H2[TiO2(SO4)2] + H2O. Experienţă. Obţinerea peroxidului de hidrogen prin acţiunea acizilor diluaţi asupra peroxizilor alcalini (Na 2 O 2 sau K 2 O 2).

Reacția se desfășoară conform ecuațiilor:
Na 2 O 2 + H 2 SO 4 = H 2 O 2 + Na 2 SO 4,
K2O2 + H2SO4 = H2O2 + K2SO4.

Experimentul se desfășoară într-o eprubetă. Obținerea peroxidului de hidrogen prin această metodă nu este foarte convenabilă din cauza dificultății de separare a acestuia de sulfații alcalini.

De asemenea, este imposibil să se recomande producerea de peroxid de hidrogen prin acțiunea apei asupra peroxizilor alcalini, deoarece în aceste reacții peroxidul de hidrogen este doar un compus intermediar, care în prezența alcalinelor se descompune în oxigen și apă; prin urmare, reacția dintre peroxizii alcalini și apă stă la baza uneia dintre metodele umede de producere a oxigenului. PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNERE CALITICĂ A PEROXIDULUI DE HIDROGEN

Experienţă. Prepararea peroxidului de hidrogen din peroxidul de bariu prin acțiunea acidului sulfuric.
BaO2 + H2SO4 = H2O2 + BaS04.

Într-un pahar se toarnă 120 ml apă, se adaugă 5 ml H2SO4 concentrat (gravitate specifică 1,84) și se scufundă într-un cristalizator cu un amestec de gheață și sare. După ce se pune puțină gheață într-un pahar la 0°C, treptat, cu agitare continuă, se adaugă o suspensie de peroxid de bariu, care se obține prin măcinarea a 15 g de BaO 2 cu 30 ml apă cu gheață într-un mojar. Suspensia este peroxid de bariu hidrat BaO28H2O.

Prezența peroxidului de hidrogen se descoperă astfel: se toarnă 2 ml de soluție de testat și 2 ml de H 2 SO 4 într-o eprubetă, se adaugă eter (strat gros de 0,5 cm) și se adaugă câteva picături de soluție de cromat de potasiu. În prezența peroxidului de hidrogen într-un mediu acid, cromații (precum și dicromații) formează acizi percromici intens colorați, iar reacția are loc:

H2Cr2O7 + 4H2O2 = 2H2CrO6 + 3H2O.
Acid percromic H 2 CrO 6 cu formula structurala

Este colorat în albastru și se descompune la temperatura camerei; prin urmare, culoarea soluției dispare rapid. Eterul extrage acidul din soluție atunci când este agitat și o face mai stabilă.

Compușii cu peroxid de crom se reduc la compuși trivalenți de crom (verzi) cu eliberarea de oxigen.

Experienţă. Peroxidul de hidrogen poate fi produs și prin hidroliza perboratului de sodiu și a percarbonatului de bariu.În acest caz, reacția se desfășoară conform ecuațiilor:

NaBO 3 + H 2 O = NaBO 2 + H 2 O 2,
BaC2O6 + H2O = BaC03 + CO2 + H2O2.

PROPRIETATI ALE PEROXIDULUI DE HIDROGEN

În condiții normale, peroxidul de hidrogen este un lichid incolor, inodor, cu un gust metalic neplăcut.

La concentrație maximă este un lichid siropos cu o greutate specifică de 1,5. Într-un strat gros are o culoare albastră.

Se dizolvă în apă, alcool etilic, eter etilic în orice raport. Peroxidul de hidrogen se găsește de obicei la vânzare sub formă de soluție de 3% și 30% în apă distilată. Acesta din urmă se numește „perhidrol”. La o presiune de 26 mm Hg. Artă. fierbe la 69,7°. Se intareste la -2°.

Soluțiile diluate de peroxid de hidrogen sunt mai stabile; În ceea ce privește soluțiile concentrate, ele se descompun exploziv conform ecuației:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 + 47 kcal.
Descompunerea peroxidului de hidrogen este favorizată de lumină, căldură, unele substanțe anorganice și organice, rugozitatea sticlei și urme de praf.

Din substanțe anorganice, peroxidul de hidrogen descompune oxizii (MnO 2, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3), hidrații alcalini ai oxizilor NaOH, KOH, Ba(OH) 2 în prezența impurităților, sărurile hidratate de Cu 2+, Co 3+, ioni Pb 2+, Mn 2+ etc., ioni metalici trivalenți Fe 3+, Al 3+, metale în stare puternic zdrobită, în special coloidală, (Au, Ag, Pt), compuși de siliciu, inclusiv cei incluși în sticlă.

Substanțele organice care descompun peroxidul de hidrogen includ sângele, care activează descompunerea datorită enzimei catalaze pe care o conține, în timp ce cealaltă enzimă a acesteia, peroxidaza, favorizează eliminarea peroxidului de oxigen în prezența substanțelor oxidante.

Descompunerea catalitică a H 2 O 2 în prezența alcalinelor, a dioxidului de mangan și a soluției de argint coloidal este descrisă în secțiunea „Producția de oxigen prin metode umede”.

Experienţă. Descompunerea peroxidului de hidrogen sub influența căldurii. Un balon cu o capacitate de 200-250 ml este umplut aproape complet cu o soluție de peroxid de hidrogen; se închide cu un dop cu un tub de evacuare a gazului, al cărui vârf este coborât într-un cristalizator cu apă (). După îndepărtarea aerului din dispozitiv, balonul este încălzit și oxigenul eliberat este colectat într-un cilindru umplut cu apă.

Debitul de oxigen este controlat prin creșterea sau scăderea încălzirii balonului.

Prezența oxigenului este descoperită folosind o așchie care mocnește.

Experienţă. Descompunerea catalitică a peroxidului de hidrogen. Aproximativ aceeași cantitate de perhidrol (soluție de peroxid de hidrogen 30%) este turnată în trei pahare. La primul pahar se adaugă dioxid de mangan, la al doilea negru de platină și la al treilea câteva picături de sânge.

Descompunerea este cea mai bună în al treilea pahar, unde a fost adăugat sânge. Dacă în sânge se adaugă cianura de sodiu și apoi perhidrol, se eliberează puțin oxigen.

S-a stabilit experimental că platina coloidală și catalaza sunt otrăvite de aceleași substanțe, de exemplu HCN, KCN, NaCN, CO, I 2, H 2 S, CS 2 etc. Otrăvirea catalizatorilor se explică prin faptul că lor suprafata mare absoarbe o cantitate semnificativa de substante toxice. În acest caz, substanțele toxice izolează suprafața activă a catalizatorului de reactant, iar catalizatorul își pierde capacitatea de a accelera reacția.

Experienţă. Descompunerea catalitică a peroxidului de hidrogen într-un mediu alcalin. Pentru a obține apă care strălucește în întuneric, se prepară patru soluții:

1) se dizolvă 1 g de pulbere de pirogalol C 6 H 3 (OH) 3 în 10 ml apă distilată;

2) se dizolvă 5 g de K 2 CO 3 în aceeaşi cantitate de apă distilată;

3) se iau 10 ml dintr-o soluție 35-40% de formaldehidă CH 2 O;

4) luați 15 ml dintr-o soluție 30% de peroxid de hidrogen (perhidrol).

Turnați primele trei soluții într-un pahar și puneți-l într-un loc întunecat pe o tavă metalică.

Când ochii s-au adaptat la întuneric, turnați perhidrol în pahar cu agitare continuă. Lichidul începe să fiarbă, spumează și strălucește cu o lumină galben-portocalie, strălucind cu spumă strălucitoare.

Eliberarea de lumină în timpul reacțiilor chimice care au loc fără căldură apreciabilă se numește chemiluminiscență. Lumina eliberată în timpul chemiluminiscenței este cel mai adesea roșie sau galben. În acest experiment, chemiluminiscența este explicată prin oxidarea pirogalolului cu peroxid de hidrogen într-un mediu alcalin. Energia eliberată în timpul oxidării este transformată aproape în întregime în lumină, deși o cantitate mică este eliberată și sub formă de energie termică, care încălzește conținutul sticlei și provoacă evaporarea parțială a formaldehidei (se răspândește un miros înțepător).

În loc de pirogalol, puteți folosi hidrochinonă, resorcinol sau dezvoltatori fotografici.

Peroxidul de hidrogen poate fi stabilizat prin adăugarea unei cantități mici din una dintre următoarele substanțe (stabilizatori): barbituric, uric, fosforic, acid sulfuric, fosfat de sodiu, uree, fenacetină etc.

Peroxidul de hidrogen este un acid foarte slab (mai slab decât acidul carbonic). Proprietățile sale acide pot fi determinate folosind o soluție neutră de turnesol.

Peroxidul de hidrogen corespunde la două tipuri de săruri: hidroperoxid (NaHO 2, KHO 2) și peroxid (Na 2 O 2, K 2 O 2, BaO 2).

În reacțiile chimice, peroxidul de hidrogen poate acționa atât ca agent oxidant, cât și ca agent reducător.

Uneori, o schimbare foarte mică a pH-ului are ca rezultat o schimbare radicală a funcției redox a peroxidului de hidrogen. Exemplele includ următoarele reacții:

I2 + 5H2O2 → 2IIO3 + 4H20; la pH 1 H 2 O 2 agent de oxidare,
2НIO 3 + 5Н 2 O 2 → I 2 + 6Н 2 O + 5O 2; la pH2 agent reducător H2O2.
Ca agent oxidant, peroxidul de hidrogen se descompune după cum urmează:

H-O-O-H → H-O-H + O.
(atomii de oxigen eliberați reacţionează cu agentul reducător, transformându-se în oxigen divalent încărcat negativ).

OXIDAREA PRIN PEROXID DE HIDROGEN ÎN MEDIU ACID

Oxidarea ionului de iod încărcat negativ cu peroxid de hidrogen este descrisă în secțiunea privind obținerea iodului liber. (Această reacție este folosită pentru a determina urme de peroxid de hidrogen.)

Experienţă. Oxidarea ionului de fier divalent de peroxid de hidrogen în ion feric. Ecuația reacției:

2FeS04 + H2SO4 + H2O2 = Fe2(SO4)3 + 2H2O.

FeSO4

Fe2(SO4)3

Se adaugă acid sulfuric diluat și o soluție 3% de peroxid de hidrogen într-o eprubetă cu o soluție verde de FeSO4 proaspăt preparată. Datorită oxidării ionului de fier divalent în ion feric, culoarea soluției se schimbă și devine galbenă. Prezența ionului feric poate fi determinată folosind ionul tiocianat, deoarece tiocianatul feric este intens roșu sânge (reacția este foarte sensibilă).

Experienţă. Oxidarea acidului sulfuros (sulfiți) prin peroxid de hidrogen în acid sulfuric (sulfați). Reacția se desfășoară conform ecuației:

H2S03 + H2O2 = H2S04 + H2O.
Dacă se adaugă peroxid de hidrogen la o soluție apoasă de dioxid de sulf (acid sulfuros), acidul sulfuros este oxidat în acid sulfuric.

Pentru a verifica formarea acidului sulfuric, puteți folosi faptul că BaSO 3 este solubil în acizi minerali, în timp ce BaSO 4 este ușor solubil în aceștia.

Experienţă. Oxidarea sulfurei de fier de potasiu cu peroxid de hidrogen. PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNERE CALITICĂ A PEROXIDULUI DE HIDROGEN

2K 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 = 2K 3 + 2H 2 O + K 2 SO 4.
Dacă adăugați puțin H 2 SO 4 diluat și o soluție 3% de H 2 O 2 într-o eprubetă cu o soluție galbenă de sulfură de fier de potasiu, soluția din eprubetă devine maro-roșu, caracteristică sulfurei de fier de potasiu.

Experienţă. Oxidarea sulfurei de plumb cu peroxid de hidrogen. Reacția se desfășoară conform ecuației:

PbS + 4H2O2 = PbS04 + 4H20.
La soluţia de Pb(N03)2 [sau Pb(CH3COO)2] se adaugă o soluţie apoasă de hidrogen sulfurat; Precipită un precipitat negru de sulfură de plumb. Reacția urmează ecuația:

Pb(N03)2 + H2S = PbS + 2HNO3.
La sedimentul de sulfură de plumb se adaugă o soluție de peroxid de hidrogen 3% spălat bine prin decantare; oxidând în sulfat de plumb, precipitatul devine alb.

Această reacție stă la baza reînnoirii picturilor care s-au înnegrit în timp (datorită formării de sulfură de plumb pe acestea).

Experienţă. Oxidarea indigo-ului cu peroxid de hidrogen. Când se fierb 5-6 ml dintr-o soluție de indigo diluată și 10-12 ml dintr-o soluție de peroxid de hidrogen 3% sau mai puternică într-o eprubetă, se observă decolorarea soluției de indigo.

OXIDAREA PRIN PEROXID DE HIDROGEN ÎN MEDIU ALCALIN

Experienţă. Oxidarea cromitelor în cromați prin peroxid de hidrogen. Reacția se desfășoară conform ecuației:

2KCrO2 + 2KOH + 3H2O2 = 2K2CrO4 + 4H2O.
La soluția verde de cromit de metal alcalin se adaugă peroxid de hidrogen;

Cromitul se oxidează în cromat, iar soluția devine galbenă.

Experienţă. Oxidarea sărurilor divalente de mangan cu peroxid de hidrogen. PRODUCEREA DE OXIGEN PRIN DESCOMPUNERE CALITICĂ A PEROXIDULUI DE HIDROGEN

MnS04 + 2NaOH + H2O2 = H2MnO3 + Na2SO4 + H2O.
La o soluție incoloră (sau ușor roz) se adaugă un alcalin din orice compus bivalent de mangan. Precipită un precipitat alb de hidroxid de mangan hidrat, care, chiar și în prezența urmelor de oxigen, este oxidat în dioxid de mangan hidrat, iar precipitatul devine maro.

Hidratul de azot în prezența dioxidului de mangan hidratul formează oxid de mangan.

Reacțiile descrise mai sus decurg după cum urmează:

MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH)2 + Na2SO4,
Mn(OH)2 + 1/2O2 = H2MnO3 sau MnO(OH)2,

În prezența peroxidului de hidrogen, oxidarea hidratului de azot în dioxid de mangan hidrat are loc foarte rapid.

Când este încălzită, oxidarea sărurilor divalente de mangan cu peroxid de hidrogen duce la formarea dioxidului de mangan conform ecuației:

MnS04 + H2O2 + 2KOH = MnO2 + K2SO4 + 2H2O.
Într-un număr de reacții, peroxidul de hidrogen servește ca agent reducător atât în ​​medii alcaline, cât și în medii acide.

Ca agent reducător, peroxidul de hidrogen se descompune după cum urmează:

H-O-O-H → 2H + O=O.
Deoarece peroxizii pot fi atât agenți oxidanți, cât și reductori, electronii din peroxizi se pot transfera de la o moleculă la alta:

H2O2 + H2O2 = O2 + 2H2O.
Reducerea KMnO 4 și MnO 2 cu peroxid de hidrogen într-un mediu acid și K 3 într-un mediu alcalin este descrisă în secțiunea privind producerea oxigenului prin metoda umedă.

Experienţă. Reducerea oxidului de argint maro închis cu peroxid de hidrogen la argint metalic. Reacția se desfășoară conform ecuației:

Ag2O + H2O2 = 2Ag + H2O + O2.
Se toarnă 2 ml dintr-o soluție diluată de AgNO 3, 4-6 ml dintr-o soluție 3% H 2 O 2 și 2-3 ml dintr-o soluție diluată de NaOH într-o eprubetă. Un precipitat negru de argint metalic se formează conform ecuației generale a reacției:

2AgNO3 + 2NaOH + H2O2 = 2Ag + 2NaNO3 + 2H2O + O2.
Când alcalii acționează asupra soluțiilor de săruri de argint, în locul unui hidrat instabil de oxid de argint, precipită un precipitat maro închis de oxid de argint (această proprietate este caracteristică și hidraților oxizilor altor metale nobile).

Oxidul de argint este insolubil în alcalii în exces.

Experienţă. Reducerea compușilor de aur cu peroxid de hidrogen. Reducerea poate apărea atât în ​​medii acide, cât și în medii alcaline.

Adăugați puțină soluție alcalină și o soluție de peroxid de hidrogen 3% într-o eprubetă cu o cantitate mică de soluție de clorură de aur. Există o reducere instantanee a ionului de aur trivalent la aur liber:

2AuCl 3 + 3H 2 O 2 + 6KOH = 2Au + 6H 2 O + 3O 2 + 6KCl.
Experienţă. Reducerea hipocloriților și hipobromiților cu peroxid de hidrogen. Ecuații de reacție:

KClO + H2O2 = KCl + H2O + O2,
NaClO + H2O2 = NaCl + H2O + O2,
NaBrO + H 2 O 2 = NaBr + H 2 O + O 2,
CaOCl2 + H2O2 = CaCI2 + H2O + O2.
Aceste reacții stau la baza experimentelor în eprubetă pentru producerea de oxigen.

Produse de adiție cu peroxid de hidrogen. O astfel de substanță este perhidrolul - produsul adăugării peroxidului de hidrogen la uree:

Acest compus în stare cristalină este stabilizat de urme de acid citric. Când este pur și simplu dizolvat în apă, se formează peroxid de hidrogen.

Depozitarea peroxidului de hidrogen. Peroxidul de hidrogen este depozitat într-un loc întunecat și răcoros în vase de parafină (sau de sticlă ceară în interior) sigilate cu un dop de parafină.

UTILIZĂRI ALE PEROXIDULUI DE HIDROGEN

O soluție de peroxid de hidrogen 3% este folosită în medicină ca dezinfectant, pentru gargară și spălarea rănilor; in industrie se foloseste la albirea paielor, penelor, lipiciului, fildesului, blanurilor, pielii, fibrelor textile, lana, bumbacul, matasea naturala si artificiala. O soluție de 60% este folosită pentru albirea grăsimilor și uleiurilor.

În comparație cu clorul, peroxidul de hidrogen are mari avantaje ca agent de albire. Este folosit pentru a produce perborați (de exemplu, perborat de sodiu, care este ingredientul activ al produselor de albire).

Pentru a produce amestecuri explozive se folosesc soluții foarte concentrate de peroxid de hidrogen (85-90%) amestecate cu unele substanțe inflamabile.

APA H2O

Cavendish a fost primul care a sintetizat apa prin arderea hidrogenului in 1781; compoziția sa în greutate a fost stabilită cu precizie de Lavoisier în 1783, iar compoziția sa volumetrică în 1805 de Gay-Lussac.

RĂSPÂNDIRE

Apa este cel mai comun compus cu hidrogen; acoperă două treimi din suprafața globului, umplând oceane, mări, lacuri și râuri. O mulțime de apă se găsește în scoarța terestră, iar sub formă de vapori - în atmosferă.

Cea mai pură apă naturală este apa precipitațiilor atmosferice, cea mai contaminată cu impurități este apa mărilor și oceanelor. Prin natura lor, impuritățile pot fi anorganice și organice. În apă pot fi dizolvate sau suspendate.

Impuritățile apei sunt: ​​dioxid de carbon liber, azot, oxigen, CaCO 3, Ca(HCO 3) 2, MgCO 3, CaSO 4, MgSO 4, cloruri de metale alcaline, acid silicic și sărurile sale de metale alcaline și alcalino-pământoase, oxizi de fier și aluminiu. , mangan, săruri ale metalelor alcaline și alcalino-pământoase, acizi azotic, azot și fosforic, microorganisme și diverse substanțe organice în stare coloidală.

Apele minerale, pe lângă aceste impurități, conțin hidrogen sulfurat, sulfați, săruri de acizi boric, arsenic, fluorhidric, bromhidric, iodhidric și alți acizi.

În compoziția sa, aerul lichid diferă de aerul atmosferic obișnuit; conține 54% în greutate oxigen lichid, 44% azot și 2% argon. Cu ajutorul ionului Ba 2+ se stabilește prezența ionilor SO 4 2- în orice apă naturală, cu ajutorul ionului Ag + - prezența ionului Cl - și prin evaporarea a 500 ml apă în o cană - prezența unui reziduu uscat.

PRIMIREA

Prepararea apei este descrisă în secțiunea despre proprietăți chimice hidrogen (combustie cu hidrogen). Apa se formează atunci când hidrogenul se combină cu oxigenul sub influența unei descărcări electrice; producția de apă este descrisă și în secțiunile dedicate proiectării eudiometrelor și reducerii oxizilor cu hidrogen.

Apa poate fi obținută prin încălzirea unor substanțe care conțin apă de cristalizare, de exemplu: 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 ; ca produs secundar, se formează în timpul reacțiilor de neutralizare, redox și alte reacții.

Pentru a obține cantități mari pe cale chimică apă curată nu utilizați niciuna dintre metodele de obținere descrise mai sus, ci recurgeți la purificarea apei naturale foarte obișnuite în diverse moduri.

PURIFICAREA APEI NATURALE

Impuritățile fizice sunt separate prin filtrare printr-un filtru obișnuit sau pliat, o placă ceramică sau de sticlă poroasă sau prin vată de sticlă.

Pentru a reține impuritățile care conferă duritate apei, apa este trecută prin filtre de permutitate și pentru a se îndepărta materie colorantă- prin cărbune activ.

Îndepărtarea impurităților dizolvate în apă se realizează prin procesul de distilare. În imagine cel mai simplu aparat pentru distilare, constând dintr-un balon Wurtz, un frigider și un recipient.

Pentru a nu dezasambla dispozitivul de fiecare dată și pentru a evita conexiunile folosind mufe, se recomandă utilizarea unui dispozitiv din sticlă Jena ().

Fierberea uniformă în timpul distilării se realizează datorită faptului că mai întâi se pune puțin porțelan poros în balon.

Apa astfel obtinuta contine gaze dizolvate, de exemplu CO 2, si o cantitate foarte mica de silicati (formati ca urmare a dizolvarii sticlei frigiderului prin condens de apa).

Pentru a elimina gazele (de exemplu, CO 2), turnați 750 ml de apă distilată într-un balon de 1000 ml, aruncați mai multe bucăți de tuburi capilare în el și fierbeți timp de 30-40 de minute. La sfârșitul fierberii, se închide balonul cu un dop în care se introduce un tub cu var sodic (un amestec de CaO și NaOH). Varul sodic absoarbe dioxidul de carbon din aer, care poate intra în apă distilată după ce se răcește.

Deoarece într-un laborator chimic se consumă cantități mari de apă distilată pentru prepararea soluțiilor și spălarea sedimentelor, mai jos sunt descrise mai multe aparate de distilare continuă.

Aparat de distilare Kaleshchinsky() constă dintr-o retortă cu un tub lateral și un gât curbat conectat la un condensator spiralat.

Un nivel constant al apei în retortă și frigider este menținut cu ajutorul unui sifon.

Înainte de a începe experimentul, apa este aspirată în sifon prin tubul lateral, pe care trebuie plasat un tub de cauciuc, iar tubul de cauciuc este închis cu o clemă sau o tijă de sticlă este introdusă strâns în el.

Pentru a asigura o fierbere uniformă, înainte de începerea distilării, în retortă se pun mai multe bucăți de porțelan poros, iar la capătul tubului lateral al sifonului se atașează un balon, care va colecta bulele de aer care intră în sifon când apa este încălzită. (bulele de aer din sifon pot perturba alimentarea normală cu apă a retortei) .

Acest dispozitiv mic poate funcționa continuu destul de mult timp fără a necesita îngrijire specială.

Aparat de distilare Verkhovsky(). Descrierea dispozitivului: tub larg O servește la colectarea bulelor de aer eliberate din apă atunci când aceasta este încălzită. Ea umple sifonul B, C, D aproape complet umplut cu apă. Sticlă F cu fundul tăiat, închis cu un dop prin care trece un tub E Sticlă(pentru a elimina excesul de apă din sticlă). Toate părțile dispozitivului sunt conectate între ele folosind dopuri și tuburi de cauciuc. Apa de la robinet curge în frigider, de acolo în sticlă B, C, D, apoi în sifon B, C, D la balonul de distilare.

Pe lângă cele descrise, există o serie de alte dispozitive, mai complexe.

Se preferă dispozitivele din sticlă Jena, în care părțile individuale sunt conectate nu prin dopuri, ci prin secțiuni subțiri. Puteți folosi și dispozitive metalice încălzite cu electricitate sau gaz.

Apa distilată poate fi distilare simplă, dublă sau multiplă.

PROPRIETĂȚI ALE APEI

Apa poate fi în stare solidă, lichidă și gazoasă. Trecerea de la o stare la alta este determinată de temperatură și presiune. Experienţă. Diferența dintre abur și ceață.

O cantitate mică de apă se toarnă într-un balon de 100 ml; În gâtul balonului se introduce un tub de sticlă de 5 cm lungime și 6 mm în diametru, cu un capăt exterior ușor extins. După ce a pus balonul pe un trepied acoperit cu o plasă de azbest, se încălzește până când apa fierbe intens. Vaporii de apă rezultați sunt invizibili atât în ​​balon, cât și la deschiderea tubului, dar deasupra balonului se formează nori de ceață (picături de abur condensat). Pentru a asigura o fierbere uniformă a apei, în interiorul balonului se pun câteva bucăți de porțelan poros sau mărgele de sticlă. Nu este nevoie să trageți prea mult de capătul tubului, deoarece acest lucru poate crea

hipertensiune arterială

iar apoi balonul va sparge. Apa pură în toate stările de agregare este incoloră. Vaporii de apă sunt invizibili.

Experienţă. Cupluri, vizibile și invizibile.

Pe masă sunt așezate patru baloane mari. Se toarnă puțină apă în primul, brom în al doilea, alcool în al treilea și benzină în al patrulea.

După ceva timp, aerul din fiecare sticlă este saturat cu vapori ai lichidului corespunzător. Intr-o sticla cu brom vaporii sunt vizibili, in sticle cu apa, alcool si benzina sunt invizibili; în sticle cu alcool și benzină pot fi detectate prin miros. Densitatea apei pure la +4°C și o presiune de 760 mm Hg. Artă. luate ca una. Experienţă. Confirmarea că densitatea apă caldă mai puțin decât apa la +4°C., din care aerul trebuie mai întâi îndepărtat prin fierbere și fixat într-un trepied în poziția indicată în figură. Adăugați câteva picături de cerneală, soluție de KMnO4, albastru de metilen sau fluoresceină într-un tub în formă de T și observați cum difuzează colorantul în ambele direcții. Apoi încălzesc dispozitivul la unul dintre colțuri și observă cum apa încălzită, devenită mai ușoară, începe să se ridice în sus și tot lichidul din tub începe să se miște în direcția indicată de săgețile din figură. Colorantul din tubul T începe să se miște în direcția opusă încălzirii. Dacă ne mișcăm acum arzator pe gaz

spre colțul din stânga, apa colorată începe să se miște de la stânga la dreapta. Acest dispozitiv servește ca model de încălzire centrală.

Densitatea gheții este mai mică decât apa la +4°C, așa că plutește pe apă lichidă. Experienţă. Verificarea conductibilității termice slabe a apei.

Luând eprubeta de capătul inferior, încălziți apa în ea. Apa de la deschiderea eprubetei începe să fiarbă, rămânând rece la capătul ei inferior, prin care eprubeta este ținută cu mâna.

În compoziția sa, aerul lichid diferă de aerul atmosferic obișnuit; conține 54% în greutate oxigen lichid, 44% azot și 2% argon. Conductivitatea electrică a apei pure este foarte scăzută, adică. Apa pură este un conducător slab al energiei electrice.

Pentru a studia conductivitatea electrică a apei pure și a soluțiilor diverșilor electroliți și neelectroliți, se folosește un dispozitiv special.

Principalele părți ale dispozitivului pentru determinarea conductivității electrice a lichidelor sunt: ​​doi electrozi, o bază de lampă cu o lampă electrică, o priză, o priză, un întrerupător, o sursă de curent electric și un fir electric. Electrozii pot fi din platină, carbon sau cupru; lămpile pot fi de diferite puteri, dar preferă să folosească lămpi folosite pentru lanterne; sursa de curent poate fi 1-2 baterii sau redresoare, precum și transformatoare conectate la reteaua electrica

și dând o tensiune de 3-4 V.

Electrozii sunt conectați folosind un ștecher. În loc de o bază cu lampă electrică, poți folosi un sonerie electrică. De obicei, dispozitivul (bază cu lampă electrică, priză și întrerupător) este montat pe o singură placă conform diagramei prezentate în.

Se face un semn la capătul inferior al electrozilor, până la care lichidul trebuie turnat în vas atunci când electrozii sunt scufundați în el.

Electrozi de cupru. Două fire de cupru de 10-12 cm lungime și 0,5-0,8 cm în diametru.

Pentru a determina conductivitatea electrică, lichidul poate fi turnat într-o eprubetă, pahar, cilindru, balon sau borcan, în funcție de dimensiunea electrozilor utilizați.

Pentru a efectua experimentul, electrozii sunt scufundați în lichid și conectați la un circuit electric conectat în serie cu o lampă electrică (clopot) și printr-un întrerupător cu o sursă de energie electrică.

Dacă, la pornirea curentului, becul se aprinde (sau sună clopoțelul), atunci lichidul este un bun conductor de electricitate.

Ori de câte ori înainte de testarea conductivității electrice a unui nou lichid, electrozii, vasul în care este turnat lichidul de testat și pâlnia sunt bine spălate cu apă distilată, alcool, eter, cloroform, toluen sau alt solvent și șters cu hârtie de filtru.

De obicei, laboratorul testează conductivitatea electrică a următoarelor lichide: apă distilată, soluții diluate de HCl, H 2 SO 4, NaOH, Ba(OH) 2, NaCl și zahăr.

Pentru a arăta că conductivitatea electrică este legată de prezența ionilor, este suficient să demonstrăm următoarele:

o soluție de Ba(OH) 2 + fenolftaleină conduce curentul electric;

Soluția de H 2 SO 4 conduce curentul electric.

Dacă acum se adaugă printr-o pâlnie de picurare o soluție diluată de H 2 SO 4 la o soluție de Ba(OH) 2 cu fenolftaleină, situată într-un vas pentru măsurarea conductibilității electrice, începe să se formeze un precipitat, lumina becului treptat. se estompează și în cele din urmă se stinge complet; culoarea roșie a soluției din cauza fenolftaleinei dispare. Dacă apoi continuați să adăugați acid sulfuric picătură cu picătură, ledul se aprinde din nou.

La presiunea atmosferică (760 mm Hg), apa fierbe la 100°. Dacă presiunea se modifică, se modifică și punctul de fierbere al apei.

Experienţă. Fierberea apei la presiune redusă. Aparatul este asamblat în conformitate cu. Este alcătuit dintr-un condensator Liebig cu un tub interior din sticlă groasă și rezistentă, care se termină în partea de jos cu un mic con. La capătul tubului opus conului ar trebui să existe un cârlig pentru agățarea termometrului.

Se toarnă puțină apă în conul frigiderului, se atârnă termometrul astfel încât bila sa cu mercur să fie în apa conului și se întărește frigiderul în poziție verticală pe un trepied.

Tubul interior al frigiderului este conectat la o pompă cu jet de apă printr-un vas de siguranță și un manometru.

La începutul experimentului, apa este trecută prin frigider și balonul este ușor încălzit, observând cu atenție temperatura și presiunea la care apa începe să fiarbă. Un vid foarte puternic nu ar trebui permis în acest experiment pentru a evita crăparea tuburilor.

O versiune simplificată a experimentului: încălziți apa din balon până la fierbere, scoateți balonul de pe aragaz și etanșați-l bine cu un dop - fierberea se oprește, puneți balonul sub un jet de apă rece - fierberea viguroasă reia.

Experienţă. Fierberea apei la presiune peste presiunea atmosferică. Aparatul este asamblat în conformitate cu.

Balonul pentru dispozitiv este o sticlă cu gât larg, cu fund rotund, gros, de înaltă calitate, cu o capacitate de 500 ml.

În balon se toarnă 250 ml apă prefiertă. Balonul se fixează într-un suport și se închide cu un dop de cauciuc prin care trec două tuburi de sticlă. Un tub, de 6-7 mm în diametru, se termină cu o bulă de o asemenea dimensiune încât trece prin gâtul balonului. Al doilea tub, de 6 mm în diametru, începe de la marginea inferioară a dopului; la exterior este îndoit la un unghi de 90° și, folosind un tub de cauciuc cu pereți groși, se leagă de un alt tub de sticlă îndoit în unghi drept, coborât aproape până în jos într-un cilindru cu mercur de 90-100 cm înălțime și 1,5-2 cm în diametru.

În sticlă se pun câteva bucăți de porțelan poros și se umplu la jumătate cu apă.

Cu cantitatea indicată de mercur, aerul din balon este sub presiune de mai mult de două atmosfere.

Pentru a preveni aruncarea tubului, coborât într-un cilindru cu mercur, acesta este fixat într-o clemă de trepied.

După asamblarea dispozitivului, încălziți balonul cu apă. În primul rând, apa din balon, care se află sub presiunea atmosferică, fierbe, iar mult mai târziu, apa din balon, care este sub o presiune de peste două atmosfere, fierbe.

Pentru experimente se folosesc baloane cu fund rotund, deoarece sunt mai rezistente la presiunea mare.

Când efectuează experimentul, aceștia lucrează cu atenție, observând la o anumită distanță, deoarece la o presiune de 2-3 atm balonul poate sparge.

Apa participă la următoarele reacții chimice: in reactii in care prezinta proprietati oxidante, in reactii de hidroliza, hidratare, aditie, substitutie si in reactii in care apa joaca rolul de catalizator.

În experimentele cu producția de hidrogen s-a luat în considerare efectul oxidant al apei asupra sodiului, potasiului, calciului, magneziului, aluminiului, fierului și carbonului.

Secțiunile despre brom și iod descriu experimente în producția de bromură și iodură de hidrogen prin hidroliza halogenurilor de fosfor.

Când luăm în considerare proprietățile clorului, bromului și clorurii de hidrogen, am vorbit despre hidratare, care are loc ca reacție de adiție.

Experimentele care ilustrează combinația de hidrogen cu clor sau iod cu zinc demonstrează proprietățile catalitice ale apei.

Reacții chimice care implică apă se găsesc în multe dintre experimentele descrise.