Dəmir dövrü - 3-ci hissə

Sivilizasiyamızın bir nömrəli metalı və onun əlaqələri haqqında son buraxılış. İndiyə qədər aparılan təcrübələr göstərdi ki, bu, ev laboratoriyasında tədqiqat üçün maraqlı obyektdir. Bugünkü təcrübələr heç də az maraqlı olmayacaq və kimyanın bəzi aspektlərinə fərqli nəzər salmağa imkan verəcək.

Məqalənin birinci hissəsində aparılan təcrübələrdən biri dəmir (II) hidroksidinin yaşılımtıl çöküntüsünün H məhlulu ilə qəhvəyi dəmir (III) hidroksidinə oksidləşməsi idi.₂O₂. Hidrogen peroksid bir çox amillərin, o cümlədən dəmir birləşmələrinin təsiri altında parçalanır (təcrübədə oksigen qabarcıqları aşkar edilmişdir). Siz göstərmək üçün bu effektdən istifadə edəcəksiniz...

… Katalizator necə işləyir

əlbəttə reaksiyanı sürətləndirir, lakin - xatırlamağa dəyər - yalnız bir verilmiş şəraitdə baş verə bilər (bəzən çox yavaş, hətta hiss olunmaz olsa da). Düzdür, belə bir iddia var ki, katalizator reaksiyanı sürətləndirir, lakin onun özündə iştirak etmir. Hmm... ümumiyyətlə niyə əlavə olunub? Kimya sehrli deyil (bəzən mənə belə görünür və yükləmək üçün "qara") və sadə bir təcrübə ilə katalizatorun hərəkətdə olduğunu görəcəksiniz.

Əvvəlcə mövqeyinizi hazırlayın. Masanı daşqınlardan qorumaq üçün nimçəyə, qoruyucu əlcəklərə, gözlüklərə və ya üzlükə ehtiyacınız olacaq. Siz kaustik reagentlə məşğul olursunuz: perhidrol (30% hidrogen peroksid məhlulu H₂O₂) və dəmir (III) xlorid məhlulu FeCl₃. Ağıllı hərəkət edin, xüsusən də gözlərinizə diqqət yetirin: pehidrol ilə yandırılmış əllərin dərisi bərpa olunur, lakin gözlər bərpa olunmur. (1).

2. Solda olan buxarlandırıcıda yalnız su, sağda - perhidrol əlavə edilmiş su var. Hər ikisinə dəmir (III) xlorid məhlulu tökürsən

3. Reaksiyanın gedişi, başa çatdıqdan sonra katalizator regenerasiya olunur

Çini buxarlandırıcıya tökün və iki dəfə çox su əlavə edin (reaksiya hidrogen peroksid ilə də baş verir, lakin 3% həll olduqda, təsir çətin ki, nəzərə çarpır). Siz təxminən 10% H məhlulu aldınız₂O₂ (su ilə 1:2 nisbətində seyreltilmiş kommersiya perhidrol). İkinci buxarlandırıcıya kifayət qədər su tökün ki, hər bir qabda eyni miqdarda maye olsun (bu sizin istinad çərçivəniz olacaq). İndi hər iki buxarda 1-2 sm əlavə edin.³ 10% FeCl məhlulu₃ və testin gedişatını diqqətlə izləyin (2).

Nəzarət buxarlandırıcısında maye hidratlanmış Fe ionlarına görə sarımtıl rəngə malikdir.³⁺. Digər tərəfdən, hidrogen peroksidi olan bir qabda çox şey baş verir: məzmunu qəhvəyi olur, qaz intensiv şəkildə buraxılır və buxarlandırıcıdakı maye çox isti olur və ya hətta qaynar. Reaksiyanın sonu qaz təkamülünün dayandırılması və idarəetmə sistemində olduğu kimi məzmunun rənginin sarıya dəyişməsi ilə qeyd olunur (3). Siz sadəcə şahid idiniz katalitik çeviricinin işləməsi, amma gəmidə hansı dəyişikliklərin baş verdiyini bilirsinizmi?

Qəhvəyi rəng reaksiya nəticəsində əmələ gələn dəmir birləşmələrindən gəlir:

Buxarlandırıcıdan intensiv şəkildə atılan qaz, əlbəttə ki, oksigendir (parlayan alovun mayenin səthindən yuxarıda yanmağa başladığını yoxlaya bilərsiniz). Növbəti mərhələdə yuxarıdakı reaksiyada ayrılan oksigen Fe kationlarını oksidləşdirir.²⁺:

Yenilənmiş Fe ionları³⁺ yenə birinci reaksiyada iştirak edirlər. Bütün hidrogen peroksid tükəndikdə proses başa çatır, siz sarımtıl rəng buxarlandırıcının tərkibinə qayıtdıqda bunu görəcəksiniz. Birinci tənliyin hər iki tərəfini ikiyə vurub ikinciyə yan əlavə etdikdə və sonra əks tərəflərdəki eyni şərtləri ləğv etdikdə (normal riyazi tənlikdə olduğu kimi), H paylama reaksiyası tənliyini alırsınız.₂O₂. Nəzərə alın ki, tərkibində dəmir ionları yoxdur, lakin onların çevrilmədəki rolunu göstərmək üçün onları oxun üstündə yazın:

Hidrogen peroksid də yuxarıdakı tənliyə uyğun olaraq kortəbii olaraq parçalanır (açıqca dəmir ionları olmadan), lakin bu proses olduqca yavaşdır. Katalizatorun əlavə edilməsi reaksiya mexanizmini həyata keçirmək daha asan olana dəyişdirir və buna görə də bütün çevrilməni sürətləndirir. Bəs niyə katalizatorun reaksiyada iştirak etməməsi fikri? Ola bilsin ki, prosesdə regenerasiya olunur və məhsulların qarışığında dəyişməz qalır (təcrübədə Fe(III) ionlarının sarı rəngi həm reaksiyadan əvvəl, həm də reaksiyadan sonra baş verir). Odur ki, bunu xatırla katalizator reaksiyada iştirak edir və aktiv hissədir.

X ilə problem üçün.₂O₂

4. Katalaza hidrogen peroksidi parçalayır (solda boru), EDTA məhlulunun əlavə edilməsi fermenti məhv edir (sağdakı boru)

Fermentlər də katalizatorlardır, lakin canlı orqanizmlərin hüceyrələrində fəaliyyət göstərirlər. Təbiət oksidləşmə və reduksiya reaksiyalarını sürətləndirən fermentlərin aktiv mərkəzlərində dəmir ionlarından istifadə edirdi. Bu, dəmirin valentliyində (II-dən III-ə və əksinə) yuxarıda qeyd olunan cüzi dəyişikliklərlə bağlıdır. Bu fermentlərdən biri hüceyrələri hüceyrə oksigeninə çevrilməsinin yüksək zəhərli məhsulundan - hidrogen peroksiddən qoruyan katalazadır. Asanlıqla katalaza ala bilərsiniz: kartof püresi və kartof püresi üzərinə su tökün. Süspansiyonun dibinə enməsinə icazə verin və supernatantı atın.

Sınaq borusuna 5 sm tökün.³ kartof ekstraktı və 1 sm əlavə edin³ hidrogen peroksid. Tərkibi çox köpüklüdür, hətta sınaq borusundan "çıxmaq" mümkündür, ona görə də bir qabda cəhd edin. Katalaz çox təsirli bir fermentdir, bir katalaza molekulu bir dəqiqə ərzində bir neçə milyon H molekulunu parçalaya bilir.₂O₂.

Ekstraktı ikinci sınaq borusuna tökdükdən sonra 1-2 ml əlavə edin³ EDTA məhlulu (natrium edetik turşusu) və tərkibi qarışdırılır. İndi hidrogen peroksidin bir shot əlavə etsəniz, hidrogen peroksidin heç bir parçalanmasını görməyəcəksiniz. Səbəb EDTA ilə çox dayanıqlı dəmir ionları kompleksinin əmələ gəlməsidir (bu reagent bir çox metal ionları ilə reaksiya verir, onları müəyyən etmək və ətraf mühitdən çıxarmaq üçün istifadə olunur). Fe ionlarının birləşməsi³⁺ EDTA ilə fermentin aktiv sahəsini bloklayır və nəticədə katalaza təsirsiz hala gətirir (4).

Dəmir toy üzüyü

Analitik kimyada bir çox ionların identifikasiyası az həll olunan çöküntülərin əmələ gəlməsinə əsaslanır. Bununla birlikdə, həlledicilik cədvəlinə qısa bir nəzər saldıqda, nitrat (V) və nitrat (III) anionlarının (birincinin duzları sadəcə nitratlar, ikincisi isə nitritlər adlanır) praktiki olaraq çöküntü əmələ gətirmədiyini göstərəcəkdir.

Dəmir (II) sulfat FeSO bu ionların aşkarlanmasında köməyə gəlir.₄. Reagentləri hazırlayın. Bu duza əlavə olaraq, sulfat turşusunun (VI) H konsentratlı bir həllinə ehtiyacınız olacaq₂SO₄ və bu turşunun seyreltilmiş 10-15% məhlulu (seyreltərkən, tökərkən diqqətli olun, əlbəttə ki, "suya turşu"). Bundan əlavə, KNO kimi aşkar edilmiş anionları ehtiva edən duzlar₃, NaNO₃, NaNO₂. Konsentratlı FeSO məhlulu hazırlayın.₄ və hər iki anion duzlarının məhlulları (bir çay qaşığı duzun dörddə biri təxminən 50 sm-də həll olunur)³ su).

5. Üzük testinin müsbət nəticəsi.

Reagentlər hazırdır, sınaq vaxtıdır. İki boruya 2-3 sm tökün³ FeSO həlli₄. Sonra bir neçə damcı konsentratlı N məhlulu əlavə edin.₂SO₄. Bir pipetdən istifadə edərək, nitrit məhlulunun bir hissəsini toplayın (məsələn, NaNO₂) və test borusunun divarından aşağı axması üçün içinə tökün (bu vacibdir!). Eyni şəkildə, selitra məhlulunun bir hissəsini tökün (məsələn, KNO₃). Hər iki məhlul diqqətlə tökülərsə, səthdə qəhvəyi dairələr görünəcək (bu testin ümumi adı, halqa reaksiyası) (5). Effekt maraqlıdır, amma məyus olmaq, hətta bəlkə də qəzəblənmək hüququnuz var (Axı bu, analitik testdir? Hər iki halda nəticələr eynidir!).

Ancaq başqa bir təcrübə edin. Bu dəfə seyreltilmiş H əlavə edin.₂SO₄. Nitrat və nitrit məhlullarını yeritdikdən sonra (əvvəlki kimi) yalnız bir sınaq borusunda - NaNO məhlulu olanda müsbət nəticə görəcəksiniz.₂. Bu dəfə, yəqin ki, üzük testinin faydalılığı ilə bağlı heç bir narahatlığınız yoxdur: bir az turşu mühitdə reaksiya iki ionu aydın şəkildə fərqləndirməyə imkan verir.

Reaksiya mexanizmi hər iki növ nitrat ionunun azot oksidi (II) NO-nun ayrılması ilə parçalanmasına əsaslanır (bu halda dəmir ionu ikidən üç rəqəmə qədər oksidləşir). Fe(II) ionunun NO ilə birləşməsi qəhvəyi rəngə malikdir və halqaya rəng verir (sınaq düzgün aparılarsa edilir, sadəcə məhlulları qarışdırmaqla siz sınaq borusunun yalnız tünd rəngini alacaqsınız, lakin - etiraf edirsən - belə maraqlı effekt olmayacaq). Bununla belə, nitrat ionlarının parçalanması üçün güclü asidik reaksiya mühiti tələb olunur, nitrit isə yalnız cüzi turşulaşma tələb edir, buna görə də sınaq zamanı müşahidə edilən fərqlər.

Gizli Xidmətdə Dəmir

İnsanların həmişə gizlətmək üçün nəsələri olub. Jurnalın yaradılması, həmçinin ötürülən məlumatların qorunması üsullarının - mətnin şifrələnməsi və ya gizlədilməsinin işlənib hazırlanmasına səbəb oldu. Sonuncu üsul üçün müxtəlif simpatik mürəkkəblər icad edilmişdir. Bunlar sizin üçün hazırladığınız maddələrdir yazısı görünmürlakin, məsələn, istilik və ya başqa bir maddə ilə müalicə (inkişaf etdirici) təsiri altında aşkar edilir. Olduqca mürəkkəb və onun tərtibatçısı hazırlamaq çətin deyil. Rəngli bir məhsulun meydana gəldiyi reaksiyanı tapmaq kifayətdir. Mürəkkəbin özü rəngsiz olması ən yaxşısıdır, onda onlar tərəfindən hazırlanmış yazı istənilən rəngli bir substratda görünməz olacaqdır.

Dəmir birləşmələri də cəlbedici mürəkkəblər yaradır. Əvvəllər təsvir edilən sınaqları apardıqdan sonra simpatik mürəkkəblər kimi dəmir (III) və FeCl xlorid məhlulları təklif oluna bilər.₃, kalium tiosiyanid KNCS və kalium ferrosiyanid K₄[Fe(CN)₆]. FeCl reaksiyasında₃ sianidlə qırmızıya, ferrosiyanidlə isə maviyə çevriləcək. Onlar mürəkkəb kimi daha uyğundur. tiosiyanat və ferrosiyanidin məhlullarırəngsiz olduğundan (sonuncu halda, məhlul seyreltilməlidir). Yazı FeCl-in sarımtıl məhlulu ilə hazırlanmışdır.₃ ağ kağızda görünə bilər (kart da sarı deyilsə).

6. İki rəngli tuş yaxşıdır

7. Simpatik salisilik turşu mürəkkəbi

Bütün duzların seyreltilmiş məhlullarını hazırlayın və sianid və ferrosiyanidin məhlulu ilə kartlara yazmaq üçün fırça və ya kibritdən istifadə edin. Reagentləri çirkləndirməmək üçün hər biri üçün fərqli bir fırça istifadə edin. Quru olduqda, qoruyucu əlcəklər geyin və pambığı FeCl məhlulu ilə nəmləndirin.₃. Dəmir (III) xlorid məhlulu aşındırıcı və zamanla qəhvəyi rəngə çevrilən sarı ləkələr buraxır. Bu səbəbdən dərini və ətrafı onunla ləkələməkdən çəkinin (təcrübəni nimçədə aparın). Səthini nəmləndirmək üçün bir kağız parçasına toxunmaq üçün pambıq çubuqdan istifadə edin. Geliştiricinin təsiri altında qırmızı və mavi hərflər görünəcək. Bir vərəqdə hər iki mürəkkəblə də yazmaq olar, onda aşkarlanan yazı iki rəngli olacaqdır (6). Salisilik spirt (spirtdə 2% salisilik turşusu) mavi mürəkkəb kimi də uyğundur (7).

Dəmir və onun birləşmələri haqqında üç hissədən ibarət məqalə bununla yekunlaşır. Bunun vacib bir element olduğunu bildiniz və əlavə olaraq bir çox maraqlı təcrübələr aparmağa imkan verir. Ancaq yenə də "dəmir" mövzusuna diqqət yetirəcəyik, çünki bir aydan sonra onun ən pis düşməni ilə qarşılaşacaqsınız - korroziya.

Həmçinin baxın: