Kun to dråber glycerin - og kaliumpermanganat ændrer farve!
Kompleksitet:
Fare:
Gør dette eksperiment derhjemme
Hvorfor bliver løsningen blå i starten?
Hvis du holder øje med din kamæleon nøje, vil du bemærke, at inden for et par sekunder efter tilsætning af glycerin til opløsningen, vil den blive blå farve. Den blå farve dannes ved at blande violette (fra MnO 4 - permanganat) og grønne (fra MnO 4 2- manganat) opløsninger. Det bliver dog ret hurtigt grønt - der er mindre og mindre MnO 4 - og mere MnO 4 2- i opløsningen.
Tilføjelse
Forskere var i stand til at opdage, i hvilken form mangan er i stand til at farve en opløsning i Blå farve. Dette sker, når det danner hypomanganationen MnO 4 3-. Her er mangan i +5 oxidationstilstand (Mn +5). Men MnO 4 3- er meget ustabil, og for at opnå det har du brug for særlige forhold, så vi vil ikke kunne se det i vores erfaring.
Hvad sker der med glycerin i vores eksperiment?
Glycerol interagerer med kaliumpermanganat og giver det dets elektroner. Glycerol blev taget i vores reaktion i stort overskud (ca. 10 gange mere end kaliumpermanganat KMnO4). Under betingelserne for vores reaktion bliver glycerol selv til glyceraldehyd og derefter til glycerinsyre.
Tilføjelse
Som vi allerede har fundet ud af, oxideres glycerol C 3 H 5 (OH) 3 af kaliumpermanganat. Glycerin er en meget kompleks organisk molekyle, og derfor er reaktioner, der involverer ham, ofte vanskelige. Glycerol oxidation - kompleks reaktion, hvorunder en masse forskellige stoffer. Mange af dem eksisterer kun i kort tid og omdannes til andre, og nogle kan findes i opløsning, selv efter at reaktionen er afsluttet. Denne situation er typisk for alle organisk kemi generelt. Typisk kaldes de stoffer, der produceres mest som følge af en kemisk reaktion, hovedprodukterne, og resten er biprodukter.
I vores tilfælde er hovedproduktet af glyceroloxidation med kaliumpermanganat glycerinsyre.
Hvorfor tilføjer vi calciumhydroxid Ca(OH) 2 til KMnO 4-opløsningen?
I vandig opløsning Calciumhydroxid Ca(OH)2 nedbrydes i tre ladede partikler (ioner):
Ca(OH)2 → Ca2+ (opløsning) + 2OH-.
I transport, en butik, en cafe eller i skoleklasse– Vi er omgivet af forskellige mennesker overalt. Og vi opfører os anderledes sådanne steder. Også selvom vi gør det samme – for eksempel læser en bog. Omgivet af forskellige mennesker vi gør det lidt anderledes: et eller andet sted langsommere, et sted hurtigere, nogle gange husker vi godt, hvad vi læser, og andre gange kan vi ikke huske en linje allerede næste dag. Ligeledes opfører kaliumpermanganat, omgivet af OH-ioner, sig på en særlig måde. Det tager elektroner fra glycerol "mere skånsomt", uden at skynde sig nogen steder. Det er derfor, vi kan observere en ændring i farven på kamæleonen.
Tilføjelse
Hvad sker der, hvis du ikke tilsætter en Ca(OH) 2-opløsning?
Når et overskud af OH - ioner er til stede i en opløsning, kaldes en sådan opløsning alkalisk (eller siges at have alkalisk reaktion). Hvis der derimod er et overskud af H + ioner i opløsningen, kaldes en sådan opløsning sur. Hvorfor "tværtimod"? For sammen danner OH - og H + ionerne vandmolekylet H 2 O. Men hvis H + og OH - ionerne er lige til stede (det vil sige, at vi faktisk har vand), kaldes opløsningen neutral.
I en sur opløsning bliver det aktive oxidationsmiddel KMnO 4 ekstremt utrænet, endda uhøfligt. Det tager meget hurtigt elektroner væk fra glycerol (så mange som 5 ad gangen!), og mangan bliver fra Mn^+7 (i permanganat MnO 4 -) til Mn 2+:
MnO4 - + 5e - → Mn2+
Sidstnævnte (Mn 2+) giver ikke vandet nogen farve. Derfor vil kaliumpermanganat i en sur opløsning misfarves meget hurtigt, og en kamæleon vil ikke vise sig.
En lignende situation vil opstå i sagen neutral løsning kaliumpermanganat. Kun vi vil ikke "miste" alle kamæleonens farver, som i en sur opløsning, men kun to - det grønne manganat MnO 4 2 vil ikke blive opnået, hvilket betyder, at den blå farve også forsvinder.
Er det muligt at lave en kamæleon ved hjælp af andet end KMnO 4?
Kan! En chrom (Cr) kamæleon vil have følgende farve:
orange (dichromat Cr 2 O 7 2-) → grøn (Cr 3+) → blå (Cr 2+).
En anden kamæleon - fra vanadium (V):
gul (VO 3+) → blå (VO 2+) → grøn (V 3+) → lilla (V 2+).
Det er bare meget sværere at få opløsninger af chrom- eller vanadiumforbindelser til at ændre deres farve så smukt, som det sker i tilfælde af mangan (kaliumpermanganat). Derudover skal du konstant tilføje nye stoffer til blandingen. Derfor kan en rigtig kamæleon - en, der vil ændre sin farve "af sig selv" - kun fås fra kaliumpermanganat.
Tilføjelse
Mangan Mn er ligesom krom Cr og vanadium V overgangsmetaller - stor gruppe kemiske elementer, med et helt sæt interessante egenskaber. Et af kendetegnene ved overgangsmetaller er den lyse og varierede farve af forbindelser og deres opløsninger.
For eksempel er det nemt at opnå en kemisk regnbue fra opløsninger af overgangsmetalforbindelser:
Enhver jæger ønsker at vide, hvor fasanen sidder:
Rød (jern (III) thiocyanat Fe(SCN) 3), jern Fe;
Orange (dichromat Cr 2 O 7 2-), chrom Cr;
Gul (VO 3+), vanadium V;
Grøn (nikkelnitrat, Ni(NO 3) 2), nikkel Ni;
Blå (kobbersulfat, CuSO4), kobber Cu;
Blå (tetrachlorocobaltat, 2-), cobalt Co;
Violet (permanganat MnO 4 -), mangan Mn.
Udvikling af eksperimentet
Hvordan ændrer man kamæleonen yderligere?
Er det muligt at vende reaktionen og få en lilla opløsning igen?
Nogle kemiske reaktioner kan forekomme i én retning eller i den modsatte retning. Sådanne reaktioner kaldes reversible og sammenlignes med samlet antal kemiske reaktioner, der kendes ikke for mange af dem. Du kan vende reaktionen ved at skabe specielle forhold (for eksempel høj opvarmning af reaktionsblandingen) eller ved at tilføje noget nyt reagens. Oxidationen af glycerol med kaliumpermanganat KMnO 4 er ikke en reaktion af denne type. Desuden er det inden for rammerne af vores eksperiment umuligt at vende denne reaktion. Få derfor en kamæleon til at skifte farve ind omvendt rækkefølge Det vil vi ikke lykkes med.
Tilføjelse
Lad os se, om der er en måde at konvertere vores kamæleon på?
Først et simpelt spørgsmål: kan oxideret glycerol (glycerinsyre) omdanne mangandioxid MnO 2 tilbage til violet kaliumpermanganat KMnO 4? Nej han kan ikke. Også selvom vi hjælper ham meget (f.eks. opvarme opløsningen). Og alt sammen fordi KMnO 4 er et stærkt oxidationsmiddel (vi behandlede dette lidt højere), mens glycerinsyre har svag oxiderende egenskaber. Det er utroligt svært for et svagt oxidationsmiddel at modsætte sig noget til et stærkt!
Er det muligt at konvertere MnO 2 tilbage til KMnO 4 ved hjælp af andre reagenser? Ja du kan. Men for dette bliver du nødt til at arbejde i et rigtigt kemisk laboratorium! En af laboratoriemetoder opnåelse af KMnO 4 er interaktionen af MnO 2 med chlor Cl 2 i nærværelse af overskydende kaliumhydroxid KOH:
2MnO2 + 3Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4 H2O
Du kan ikke udføre en sådan reaktion derhjemme - det er både svært (du skal bruge specialudstyr) og usikkert. Og hun vil selv have lidt til fælles med den lyse og smukke kamæleon fra vores erfaring.
Scheele Volcano - klassisk version
Vulkanen Scheele er en af de enkleste og spektakulære oplevelser. For et par årtier siden, da kaliumpermanganat ("kaliumpermanganat") og glycerin blev solgt på ethvert apotek, kunne dette eksperiment udføres af ethvert skolebarn - også dem, der ikke var særlig tilbøjelige til at udføre kemiske eksperimenter. Nu om dage, hvor kemi og kemisk industri er faktisk forbudt, er det meget problematisk at få kaliumpermanganat, men i denne artikel vil vi ikke komme ind på disse uhyrlige aspekter af vores virkelighed.
Så det eksperimentelle design er ekstremt simpelt: en bunke kaliumpermanganat (normalt et par gram) hældes på en ildfast overflade. Der laves en fordybning i rutsjebanen - et "vulkankrater", og et par dråber glycerin falder ned i det. Efter nogen tid (sekunder, nogle gange minutter) begynder et "vulkanudbrud". Gule, hvide og blå flammer dukker op, gnister flyver i alle retninger.
Normalt forårsager udførelse af eksperimentet ikke vanskeligheder, men der er stadig nogle ejendommeligheder. Da forfatteren først besluttede at udføre dette eksperiment (som ikke længere er en ung kemiker), var han skuffet: glycerin ønskede aldrig at brænde. Glycerinen så tyk ud, den indeholdt åbenbart ikke nævneværdige mængder vand, men forsøget virkede ikke. Jeg spurgte mine kolleger: det viser sig, at de ikke havde sådanne problemer. Jeg tog en anden glycerin - resultatet lod ikke vente på sig: fra kontakt med permanganat brød glycerinen hurtigt i brand. Mest sandsynligt indeholdt den "dårlige" glycerin en blanding af olie (væsken var fedtet at røre ved).
Den mere almindelige årsag til, at eksperimentet måske ikke virker (eller virker, men dårligt), er dog anderledes: glycerin skal være vandfrit eller i det mindste indeholde mindre vand.
Et par år efter de beskrevne begivenheder besluttede vi at gentage eksperimentet. Glycerinen, der kom til hånden, var lidt "tynd": den indeholdt tydeligvis meget vand. Permanganat blev taget i form af store krystaller. Der opstod antændelse, men "vulkanudbruddet" måtte vente flere minutter. Før blandingen antændtes, kogte væsken, hvilket producerede hvid damp, da vand og glycerin fordampede.
Det er meget nemt at fjerne vand fra glycerin: du skal forsigtigt opvarme det i en åben beholder. Først koger væsken - vand fordamper fra den. Når kogningen stopper, og tyk hvid damp begynder at dannes, er proceduren færdig: næsten alt vandet er fordampet. Kontakt med en flamme kan få glycerindamp til at antænde. Hvis dette sker, skal du slukke for brænderen og dække åbningen af beholderen - for at forhindre luft i at trænge ind i glycerinen (for dette egnet til formålet et stykke krydsfiner, pap eller tykt papir).
Tænk ikke engang på at hælde vand i brændende glycerin! Vandet vil øjeblikkeligt fordampe og medbringe dråber af glycerin, som straks vil bryde i flammer. Effekten vil sandsynligvis være mindre end at tilføje vand til varm olie, men du kan stadig komme alvorligt til skade.
Ved hjælp af kemiske reagenser kan du lave bål uden tændstikker eller andre antændelsesmidler. For eksempel er det relativt nemt at lave ild af sukker og kaliumpermanganat, kaliumpermanganat og glycerin - stoffer, som ofte findes i en turist-førstehjælpskasse.
I dag i Rusland og Ukraine er kaliumpermanganat forbudt til salg uden recept, og derfor er det vanskeligere, men stadig muligt at købe det til turistformål.
Der er også andre måder at få kemisk brand ved hjælp af forskellige stoffer, der simpelthen er nyttige at kende til. For eksempel:
- Kaliumpermanganat + svovlsyre+ ethanol. For at starte en brand ved hjælp af kaliumpermanganat, dryp et par dråber koncentreret svovlsyre på tørt kaliumpermanganatpulver. Hvis du nu lægger vat opblødt i blandingen Ætanol, vil vattet brænde.
- Chromtrioxid + ethanol. Lidt chromtrioxid hældes på vat fugtet med ethylalkohol. I det øjeblik, reagenserne kommer i kontakt, antændes vattet.
- Natrium eller kalium + vand. Når et af disse metaller kommer i kontakt med vand, sker der en voldsom reaktion ved antændelse.
- Kaliumchlorat + sukker + svovlsyre. For at få ild flormelis blandes med kaliumchlorat, hvorefter den resulterende blanding dryppes koncentreret syre. I det øjeblik blandingen kommer i kontakt med svovlsyre, opstår der brand.
- Aluminium + jod. For denne metode skal du udføre kemisk forsøg med krystallinsk jod. Det blandes med aluminiumspulver og der tilsættes lidt vand til den færdige blanding – efter kort tid lyser blandingen op.
Faktisk er der mange flere måder at starte en brand ved hjælp af kemiske reagenser, men næsten ingen af dem er velegnede til en turist, der befinder sig i nødsituation, fordi de fleste af reagenserne ikke kun er på farten, men også inde lokalitet Det er ikke altid muligt at købe.
Kaliumchlorat antændes, når det kommer i kontakt med svovlsyre og sukker, men prøv at købe det. Desuden, indrøm det: vil du bære det i din rygsæk sammen med svovlsyre?
Det menes endda, at brand kan startes ved hjælp af brintoverilte. Dette er imidlertid ikke sandt: denne reaktion forårsager faktisk ikke forbrænding, men kan understøtte den. Så hvis du tilføjer kaliumperoxid til brintoverilte, vil en hurtig frigivelse af ilt begynde. Og i et iltmiljø antændes som bekendt selv en ulmende splint øjeblikkeligt.
Under overlevelsesforhold ser jeg ingen mening i at bruge brintoverilte på denne måde: det vil være mere nyttigt, hvis det bruges til det tilsigtede formål, det vil sige med det formål at desinficere sår og ridser.
Jeg kender kun et par kemiske metoder til at starte en brand uden tændstikker og andre tændingsanordninger, som kan implementeres i dyreliv for eksempel i skoven med offentligt tilgængelige reagenser fundet i en turists førstehjælpskasse. Disse er metoder, der bruger blandinger af kaliumpermanganat + glycerin og kaliumpermanganat + sukker.
Disse metoder er baseret på det faktum, at kaliumpermanganat, når det opvarmes (i vores tilfælde fra friktion), og nogle gange, når stuetemperatur interagerer aktivt med forskellige organiske stoffer for eksempel med den nævnte glycerin og sukker.
Opstart af ild med kaliumpermanganat og glycerin
Kaliumpermanganat og glycerin kan opbevares i en rejseførstehjælpskasse. Kaliumpermanganat tages normalt til fremstilling af antiseptiske opløsninger, og glycerin bruges til forskellige kosmetiske og nogle andre medicinske procedurer.
Glycerin til at starte en brand skal være vandfri eller i det mindste indeholde minimal mængde vand.
På en seddel
Kaliumpermanganat (også kendt som kaliumpermanganat) i Den Russiske Føderation og Ukraine blev anerkendt som en forløber og inkluderet på listen narkotiske stoffer. Det kan dog stadig købes på nogle apoteker, dog i små mængder og til en betydelig pris.
For at få ild ved hjælp af denne metode, skal du dryppe et par dråber glycerin på kaliumpermanganat. Efter nogen tid vil blandingen reagere, udsende røg og derefter antændes. Det ser sådan ud:
Sikkerhedsforanstaltninger ved brug af denne metode:
- Undgå kontakt af kaliumpermanganat med hud, slimhinder (forbrændinger er mulige) og tøj (pletter kan være tilbage).
- Sluk ikke en sådan brand med vand. Indtrængen af vand får blandingen til at sprøjte.
- Ild skal frembringes på denne måde ved udendørs, da overophedning af glycerin fremmer frigivelsen af acrolein, et giftigt stof i 1. fareklasse. Det samme stof frigives, når fedt forbrænder under madlavningen.
På en seddel
I øvrigt ca dårlig indflydelse akrolein på menneskelige legeme Det vidnes også om, at det under Første Verdenskrig blev brugt som et kemisk våben.
Opstart af ild med kaliumpermanganat og sukker
Denne metode er efter min mening mere universel for turister end den forrige, da de fleste elskere i modsætning til glycerin tager sukker med sig aktiv hvile i vild natur. Selvom du faktisk overhovedet kan undvære sukker ved kun at bruge kaliumpermanganat, vil vi overveje den mest populære mulighed.
På en seddel
Kaliumpermanganat kaldes ofte mangan, selvom det er forkert, da det er to forskellige stoffer. Den første er mørk lilla salt og den anden er metal sølv-hvid farve. Kaliumpermanganat er et mere korrekt navn for kaliumpermanganat.
Algoritmen til at opnå brand på denne måde er som følger:
- Tag brændbart tinder, såsom vat eller tørt græs.
- En lille pind er lavet af en tør, men stærk gren og spids for enden.
- Et lille hul i diameter skæres i en bjælke eller træplanke tværsnit forberedt pind.
- Spidsen af pinden placeres i fordybningen og gnides ind.
- Kaliumpermanganat blandes med sukker i forholdet 9:1 og lægges i fordybningen.
- Blandingen presses med en pind til bunden af fordybningen, og tinder placeres over den langs omkredsen.
- Gnidning af en blanding af kaliumpermanganat og sukker frembringer et glimt, der får tinderen til at antænde. Men som allerede nævnt er brugen af sukker i denne metode ikke nødvendig: det er bedre at forlade det til gastronomiske formål.
OPMÆRKSOMHED! Det er uacceptabelt at forberede og opbevare færdige blandinger med kaliumpermanganat på forhånd: på grund af kaliumpermanganats stærke oxiderende egenskaber kan sådanne blandinger spontant antændes eller eksplodere. Bær den ikke i din rygsæk længere blandet kaliumpermanganat og sukker - sådan optænding kan kun tilberedes umiddelbart før optænding af bål.
Ved brug af denne metode Når du starter en ild uden tændstikker, skal du huske, at under et udbrud kan overskydende kaliumpermanganat flyve væk og komme på en person og hans tøj.
Hvis du kun har kaliumpermanganat uden sukker ved hånden, kan du lave bål som vist i videoen herunder:
Generelt er kaliumpermanganat en nødvendig ting, når man camperer, og ikke kun til at starte en brand. Det kan bruges til at desinficere vand, til at behandle forgiftning med visse alkaloider, til at vaske sår og, som vi kan se, til at lave ild. Derfor er det fornuftigt at købe kaliumpermanganat og bære det ikke kun i førstehjælpskit, men også i NAZ. For eksempel bærer jeg en lille mængde kaliumpermanganat i mit ledningsarmbånd: der er det forseglet i en forseglet fleksibel beholder og er placeret mellem ledningens vævninger.
Interessant video: 10 mest almindelige måder at skabe ild ved hjælp af kemiske reaktioner: