Oes yr Haearn - Rhan 3

Y rhifyn diweddaraf am fetel rhif un ein gwareiddiad a'i pherthynasau. Mae arbrofion a gynhaliwyd hyd yn hyn wedi dangos bod hwn yn wrthrych diddorol ar gyfer ymchwil yn y labordy cartref. Ni fydd arbrofion heddiw yn llai diddorol a byddant yn caniatáu ichi edrych yn wahanol ar rai agweddau ar gemeg.

Un o'r arbrofion yn rhan gyntaf yr erthygl oedd ocsidiad gwaddod gwyrddlas o haearn (II) hydrocsid i haearn brown (III) hydrocsid gyda hydoddiant o H₂O₂. Mae hydrogen perocsid yn dadelfennu o dan ddylanwad llawer o ffactorau, gan gynnwys cyfansoddion haearn (darganfuwyd swigod ocsigen yn yr arbrawf). Byddwch yn defnyddio'r effaith hon i ddangos...

… Sut mae catalydd yn gweithio

wrth gwrs yn cyflymu'r adwaith, ond - mae'n werth cofio - dim ond un a all ddigwydd o dan amodau penodol (er weithiau'n araf iawn, hyd yn oed yn ddiarwybod). Yn wir, mae honiad bod y catalydd yn cyflymu'r adwaith, ond nid yw'n cymryd rhan ynddo'i hun. Hmm... pam mae'n cael ei ychwanegu o gwbl? Nid yw cemeg yn hud (weithiau mae'n ymddangos felly i mi, a "du" i lesewch), a chydag arbrawf syml, fe welwch y catalydd ar waith.

Yn gyntaf paratowch eich sefyllfa. Bydd angen hambwrdd arnoch i gadw'r bwrdd rhag llifogydd, menig amddiffynnol, a gogls neu fisor. Rydych chi'n delio ag adweithydd costig: perhydrol (hydoddiant hydrogen perocsid 30% H₂O₂) a haearn (III) hydoddiant clorid FeCl₃. Gweithredwch yn ddoeth, yn enwedig gofalwch am eich llygaid: mae croen y dwylo sy'n cael ei losgi â phehydrol yn adfywio, ond nid yw'r llygaid yn gwneud hynny. (1).

2. Mae'r anweddydd ar y chwith yn cynnwys dŵr yn unig, ar y dde - dŵr gydag ychwanegu perhydrol. Rydych chi'n arllwys hydoddiant o haearn (III) clorid i'r ddau

3. Cwrs yr adwaith, ar ôl ei gwblhau, mae'r catalydd yn cael ei adfywio

Arllwyswch i mewn i anweddydd porslen ac ychwanegu dwywaith cymaint o ddŵr (mae'r adwaith hefyd yn digwydd gyda hydrogen perocsid, ond yn achos datrysiad 3%, prin y gwelir yr effaith). Cawsoch tua 10% o hydoddiant H₂O₂ (perhydrol masnachol wedi'i wanhau 1:2 â dŵr). Arllwyswch ddigon o ddŵr i'r ail anweddydd fel bod gan bob llestr yr un faint o hylif (dyma fydd eich ffrâm gyfeirio). Nawr ychwanegwch 1-2 cm i'r ddau stemar.³ Datrysiad FeCl 10%.₃ ac arsylwi'n ofalus ar gynnydd y prawf (2).

Yn yr anweddydd rheoli, mae gan yr hylif liw melynaidd oherwydd ïonau Fe hydradol.³⁺. Ar y llaw arall, mae llawer o bethau'n digwydd mewn llong â hydrogen perocsid: mae'r cynnwys yn troi'n frown, mae'r nwy yn cael ei ryddhau'n ddwys, ac mae'r hylif yn yr anweddydd yn dod yn boeth iawn neu hyd yn oed yn berwi. Mae diwedd yr adwaith yn cael ei farcio gan esblygiad nwy yn dod i ben a newid lliw y cynnwys i felyn, fel yn y system reoli (3). Dim ond tyst oeddech chi gweithrediad trawsnewidydd catalytig, ond ydych chi'n gwybod pa newidiadau sydd wedi digwydd yn y llong?

Daw'r lliw brown o'r cyfansoddion fferrus sy'n ffurfio o ganlyniad i'r adwaith:

Mae'r nwy sy'n cael ei daflu'n ddwys o'r anweddydd, wrth gwrs, yn ocsigen (gallwch wirio a yw fflam disglair yn dechrau llosgi uwchben wyneb yr hylif). Yn y cam nesaf, mae'r ocsigen a ryddhawyd yn yr adwaith uchod yn ocsideiddio'r Fe cations.²⁺:

ïonau Fe wedi'u hadfywio³⁺ maent eto yn cymryd rhan yn yr adwaith cyntaf. Daw'r broses i ben pan fydd yr holl hydrogen perocsid wedi'i ddefnyddio, a byddwch yn sylwi arno wrth i'r lliw melynaidd ddychwelyd i gynnwys yr anweddydd. Pan fyddwch chi'n lluosi dwy ochr yr hafaliad cyntaf â dwy a'i ychwanegu i'r ochr i'r ail, ac yna'n canslo'r un termau ar yr ochrau dirgroes (fel mewn hafaliad mathemateg arferol), rydych chi'n cael yr hafaliad adwaith dosbarthu H₂O₂. Sylwch nad oes ïonau haearn ynddo, ond i nodi eu rôl yn y trawsnewid, teipiwch nhw uwchben y saeth:

Mae hydrogen perocsid hefyd yn dadelfennu'n ddigymell yn ôl yr hafaliad uchod (yn amlwg heb ïonau haearn), ond mae'r broses hon braidd yn araf. Mae ychwanegu catalydd yn newid y mecanwaith adwaith i un sy'n haws ei weithredu ac felly'n cyflymu'r trawsnewidiad cyfan. Felly pam y syniad nad yw'r catalydd yn rhan o'r adwaith? Mae'n debyg oherwydd ei fod yn cael ei adfywio yn y broses ac yn aros yn ddigyfnewid yn y cymysgedd o gynhyrchion (yn yr arbrawf, mae lliw melyn ïonau Fe(III) yn digwydd cyn ac ar ôl yr adwaith). Felly cofiwch hynny mae'r catalydd yn rhan o'r adwaith a dyma'r rhan weithredol.

Am drafferthion gyda H.₂O₂

4. Mae catalas yn dadelfennu hydrogen perocsid (tiwb ar y chwith), mae ychwanegu hydoddiant EDTA yn dinistrio'r ensym (tiwb ar y dde)

Mae ensymau hefyd yn gatalyddion, ond maent yn gweithredu yng nghelloedd organebau byw. Defnyddiodd natur ïonau haearn yng nghanolfannau gweithredol ensymau sy'n cyflymu adweithiau ocsideiddio a lleihau. Mae hyn oherwydd y newidiadau bach a grybwyllwyd eisoes yn falens haearn (o II i III ac i'r gwrthwyneb). Un o'r ensymau hyn yw catalase, sy'n amddiffyn celloedd rhag y cynnyrch hynod wenwynig o drawsnewid ocsigen cellog - hydrogen perocsid. Gallwch chi gael catalase yn hawdd: stwnshio tatws ac arllwys dŵr dros datws stwnsh. Gadewch i'r crogiant suddo i'r gwaelod a thaflu'r supernatant.

Arllwyswch 5 cm i mewn i'r tiwb profi.³ dyfyniad tatws ac ychwanegu 1 cm³ hydrogen perocsid. Mae'r cynnwys yn ewynnog iawn, efallai y bydd hyd yn oed yn “mynd allan” o'r tiwb profi, felly rhowch gynnig arno ar hambwrdd. Mae catalas yn ensym effeithlon iawn, a gall un moleciwl o gatalas dorri i lawr hyd at sawl miliwn o foleciwlau H mewn munud.₂O₂.

Ar ôl arllwys y dyfyniad i'r ail diwb prawf, ychwanegwch 1-2 ml³ Mae hydoddiant EDTA (asid edetic sodiwm) a'r cynnwys yn gymysg. Os ychwanegwch saethiad o hydrogen perocsid yn awr, ni welwch unrhyw ddadelfennu hydrogen perocsid. Y rheswm yw ffurfio cymhleth ïon haearn sefydlog iawn gydag EDTA (mae'r adweithydd hwn yn adweithio â llawer o ïonau metel, a ddefnyddir i'w pennu a'u tynnu o'r amgylchedd). Cyfuniad o ïonau Fe³⁺ gyda EDTA blocio safle actif yr ensym ac o ganlyniad catalase anweithredol (4).

Modrwy briodas haearn

Mewn cemeg ddadansoddol, mae adnabod llawer o ïonau yn seiliedig ar ffurfio gwaddod sy'n gynnil hydawdd. Fodd bynnag, bydd cipolwg brysiog ar y tabl hydoddedd yn dangos nad yw'r anionau nitrad (V) a nitrad (III) (halenau'r cyntaf yn cael eu galw'n syml nitradau, a'r ail - nitraidau) yn ymarferol ddim yn ffurfio gwaddod.

Mae haearn (II) sylffad FeSO yn dod i'r adwy wrth ganfod yr ïonau hyn.₄. Paratowch yr adweithyddion. Yn ogystal â'r halen hwn, bydd angen hydoddiant crynodedig o asid sylffwrig (VI) H₂SO₄ a datrysiad gwanedig o 10-15% o'r asid hwn (byddwch yn ofalus wrth wanhau, arllwys, wrth gwrs, "asid i mewn i ddŵr"). Yn ogystal, mae halwynau sy'n cynnwys yr anionau a ganfuwyd, megis KNO₃, NaNO₃, NaNO₂. Paratowch ddatrysiad FeSO dwys.₄ a hydoddiannau halwynau'r ddau anion (mae chwarter llwy de o halen yn cael ei hydoddi mewn tua 50 cm³ dwr).

5. canlyniad cadarnhaol y prawf cylch.

Mae'r adweithyddion yn barod, mae'n bryd arbrofi. Arllwyswch 2-3 cm i ddau diwb³ Ateb FeSO₄. Yna ychwanegwch ychydig ddiferion o hydoddiant N crynodedig.₂SO₄. Gan ddefnyddio pibed, casglwch aliquot o'r hydoddiant nitraid (e.e. NaNO₂) a'i arllwys i mewn fel ei fod yn llifo i lawr wal y tiwb profi (mae hyn yn bwysig!). Yn yr un modd, arllwyswch ran o'r hydoddiant saltpeter (er enghraifft, KNO₃). Os caiff y ddau ddatrysiad eu tywallt yn ofalus, bydd cylchoedd brown yn ymddangos ar yr wyneb (a dyna pam yr enw cyffredin ar y prawf hwn, adwaith cylch) (5). Mae'r effaith yn ddiddorol, ond mae gennych yr hawl i gael eich siomi, efallai hyd yn oed yn ddig (Mae hwn yn brawf dadansoddol, wedi'r cyfan? Mae'r canlyniadau yr un peth yn y ddau achos!).

Fodd bynnag, gwnewch arbrawf arall. Y tro hwn ychwanegu gwanedig H.₂SO₄. Ar ôl chwistrellu hydoddiannau nitrad a nitraid (fel o'r blaen), byddwch yn sylwi ar ganlyniad cadarnhaol mewn un tiwb prawf yn unig - yr un gyda'r ateb NaNO.₂. Y tro hwn mae'n debyg nad oes gennych unrhyw bryderon am ddefnyddioldeb y prawf cylch: mae'r adwaith mewn cyfrwng ychydig yn asidig yn caniatáu i'r ddau ïon gael eu gwahaniaethu'n glir.

Mae'r mecanwaith adwaith yn seiliedig ar ddadelfennu'r ddau fath o ïonau nitrad gyda rhyddhau nitrig ocsid (II) NO (yn yr achos hwn, mae'r ïon haearn yn cael ei ocsidio o ddau i dri digid). Mae gan y cyfuniad o'r ïon Fe(II) gyda NO liw brown ac mae'n rhoi lliw i'r cylch (mae'n cael ei wneud os yw'r prawf yn cael ei wneud yn gywir, trwy gymysgu'r hydoddiannau dim ond lliw tywyll y tiwb profi a gewch, ond - rydych chi'n cyfaddef - ni fydd effaith mor ddiddorol). Fodd bynnag, mae dadelfeniad ïonau nitrad yn gofyn am gyfrwng adwaith asidig cryf, tra mai dim ond ychydig o asideiddio sydd ei angen ar nitraid, a dyna pam y gwahaniaethau a welwyd yn ystod y prawf.

Haearn yn y Gwasanaeth Cyfrinachol

Mae pobl bob amser wedi cael rhywbeth i'w guddio. Roedd creu'r cyfnodolyn hefyd yn golygu datblygu dulliau o ddiogelu gwybodaeth a drosglwyddir o'r fath - amgryptio neu guddio'r testun. Mae amrywiaeth o inciau sympathetig wedi'u dyfeisio ar gyfer y dull olaf. Dyma'r sylweddau y gwnaethoch nhw ar eu cyfer nid yw'r arysgrif yn weladwyfodd bynnag, fe'i datgelir o dan ddylanwad, er enghraifft, gwresogi neu driniaeth â sylwedd arall (datblygwr). Nid yw'n anodd paratoi inc eithaf a'i ddatblygwr. Mae'n ddigon darganfod yr adwaith y mae cynnyrch lliw yn cael ei ffurfio ynddo. Mae'n well bod yr inc ei hun yn ddi-liw, yna bydd yr arysgrif a wneir ganddynt yn anweledig ar swbstrad o unrhyw liw.

Mae cyfansoddion haearn hefyd yn gwneud inciau deniadol. Ar ôl cynnal y profion a ddisgrifiwyd yn flaenorol, gellir cynnig hydoddiannau o haearn (III) a clorid FeCl fel inciau sympathetig.₃, potasiwm thiocyanid KNCS a potasiwm ferrocyanide K₄[Fe(CN)₆]. Yn yr adwaith FeCl₃ gyda cyanid bydd yn troi'n goch, a gyda fferocyanid bydd yn troi'n las. Maent yn fwy addas fel inciau. toddiannau o thiocyanate a ferrocyanidegan eu bod yn ddi-liw (yn yr achos olaf, rhaid gwanhau'r hydoddiant). Gwnaed yr arysgrif gyda thoddiant melynaidd o FeCl.₃ mae i'w weld ar bapur gwyn (oni bai bod y cerdyn hefyd yn felyn).

6. Mae mascara dwy-dôn yn dda

7. inc asid salicylic sympathetig

Paratowch hydoddiannau gwanedig o bob halwyn a defnyddiwch frwsh neu fatiad i ysgrifennu ar y cardiau gyda hydoddiant o syanid a fferocyanid. Defnyddiwch frwsh gwahanol ar gyfer pob un i osgoi halogi'r adweithyddion. Pan fydd yn sych, gwisgwch fenig amddiffynnol a gwlychu'r cotwm gyda'r hydoddiant FeCl.₃. Hydoddiant clorid haearn (III). cyrydol ac yn gadael smotiau melyn sy'n troi'n frown dros amser. Am y rheswm hwn, ceisiwch osgoi staenio'r croen a'r amgylchedd ag ef (perfformiwch yr arbrawf ar hambwrdd). Defnyddiwch swab cotwm i gyffwrdd â darn o bapur i wlychu ei wyneb. O dan ddylanwad y datblygwr, bydd llythrennau coch a glas yn ymddangos. Gallwch hefyd ysgrifennu gyda'r ddau inc ar un ddalen o bapur, yna bydd yr arysgrif a ddatgelir yn ddeuliw (6). Mae alcohol salicylic (2% asid salicylic mewn alcohol) hefyd yn addas fel inc glas (7).

Mae hwn yn cloi'r erthygl tair rhan ar haearn a'i gyfansoddion. Fe wnaethoch chi ddarganfod bod hon yn elfen bwysig, ac yn ogystal, mae'n caniatáu ichi gynnal llawer o arbrofion diddorol. Fodd bynnag, byddwn yn dal i ganolbwyntio ar y pwnc “haearn”, oherwydd mewn mis byddwch yn cwrdd â'i elyn gwaethaf - cyrydiad.

Gweler hefyd: