Miesięczne archiwum: Październik 2014

#2 Reakcja manganianu(VII) potasu z gliceryną, spalanie mieszaniny fotobłyskowej

Share

Manganian(VII) potasu wykazuje silnie właściwości utleniające i w wyniku jego reakcji z gliceryną (propan-1,2,3-triolem) następuje egzoenergetyczny proces utleniania alkoholu. Proces ten początkowo zachodzi powoli, przez chwilę nie obserwujemy żadnych efektów. W miarę postępu reakcji, wydziela się coraz większa ilość energii na sposób ciepła w wyniku czego następuje podwyższenie temperatury układu. Po chwili następuje samozapłon, zaczynają pojawiać się iskry i fioletowy płomień. Barwa płomienia wynika z obecności jonów potasu. Gliceryna w obecności silnego utleniacza jakim jest KMnO4 utlenia się do CO2 i wody zgodnie z równaniem:

14KMnO4 + 4C3H5(OH)3 → 7K2CO3 + 7Mn2O3 + 5CO2 + 16H2O

Po zakończeniu reakcji na siatce ceramicznej pojawia się czarny proszek – tlenek manganu(III) oraz ciemnozielony pył. Barwa ta jest charakterystyczna dla związków manganu na VI stopniu utlenienia i wskazuje na obecność K2MnO4 obok powstałego tlenku manganu(III).

W drugim wariancie tego doświadczania użyliśmy mieszaniny manganianu(VII) potasu i wiórek magnezu w stosunku ok. 3:1. Początkowo, podobnie jak w pierwszym doświadczeniu, nie obserwujemy żadnych zmian, a po chwili następuje samozapłon i widzimy oślepiający błysk. Pojawienie się błysku spowodowane jest reakcją spalania magnezu:

2Mg + O2 → 2MgO

Mieszanina KMnO4 z magnezem to przykład mieszaniny fotobłyskowej. Podobne układy stosowane były w XIX wieku w fotografii, zastępowały  dzisiejsze lampy błyskowe. Obecnie mieszaniny fotobłyskowe znajdują zastosowanie są w pirotechnice (Conkling i Mocella, 1985).

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

  • Manganian(VII) potasu GHS03GHS07GHS09
  • Magnez GHS02

Literatura

Conkling, J. i Mocella, C. (1985). Chemistry of Pyrotechnics: Basic Principles and Theory. New York: Marcel Dekker, INC.

© 2014 – 2015, www.ChemVlog.pl.

Share

#1 Burza w probówce

Share

Nawarstwienie obu cieczy jest możliwe dzięki różnicy w gęstości wykorzystanych roztworów. Mniejsza gęstość metanolu (ρ = 0.79 g/cm3) w stosunku do gęstości stężonego kwasu siarkowego(VI)  (ρ = 1.83 g/cm3) umożliwia umieszczenie alkoholu na powierzchni kwasu.

Manganianu(VII) potasu dodany do probówki z kwasem siarkowym(VI) i metanolem, zatrzymuje się na granicy faz tych dwóch cieczy. W pierwszej kolejności manganian(VII) potasu reaguje z kwasem siarkowym(VI) zgodnie z równaniem (Bielański, 2010; Bailer & all, 1973):

H2SO4(st.) +  2KMnO4 → K2SO4 + Mn2O7 + H2O

Powstały w wyniku tej reakcji tlenek manganu(VII) Mn2O7 tworzy zielone smugi opadające na dno cylindra.

Tlenek manganu(VII) jest związkiem nietrwałym i w temperaturze ok. 55 oC ulega reakcji rozkładu do tlenku manganu(IV) i tlenu (Bielański, 2010), którego pęcherzyki możemy zaobserwować na filmie. Rozkład ten jest zgodny z równaniem reakcji:

2Mn2O7 → 4MnO2 + 3O2

Obserwowalny brunatny osad utworzony na granicy faz to tlenek manganu(IV) – MnO2. Uzyskanie wymaganej temperatury do zajścia powyższej reakcji nie jest trudne, zważywszy na fakt, że podczas rozcieńczania stężonego kwasu siarkowego(VI) wydziela się duża ilość energii na sposób ciepła.

Powstały w wyniku tej reakcji tlen utlenia alkohol metylowy, czemu towarzyszą pojawiające się na granicy faz iskry i charakterystyczne trzaski.

2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

Należy uważać, aby biegnąca gwałtownie reakcja nie spowodowała przeskoczenia iskier na powierzchnię alkoholu. Może to spowodować inicjację reakcji spalania alkoholu z udziałem tlenu z powietrza, jak było to widoczne na filmie podczas wylewania mieszaniny.

Przedstawiany ciąg równań stanowi reakcję główna. Należy pamiętać, że równolegle biegną m.in. procesy utleniania alkoholu przez KMnO4 i Mn2O7 prowadzące do otrzymania kwasu HCOOH i innych produktów ubocznych.

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

  • Kwas siarkowy(VI) GHS05
  • Alkohol metylowy GHS02GHS06GHS08
  • Manganian(VII) potasu GHS03GHS07GHS09

Literatura

Bailer, J. C., Emeléus, H. J., Nyholm, S. i Trotman-Dickenson, A. F. (1973). Comprehensive Inorganic Chemistry. (J. C. Bailer, Red.) Oxford: Pergamon Press.

Bielański, A. (2010). Podstawy Chemii Nieorganicznej (wyd. szóste). Warszawa: PWN.

© 2014 – 2015, www.ChemVlog.pl.

Share