Miesięczne archiwum: Grudzień 2015

#33 Zima w kolbie

Share

Kwas benzoesowy to powszechnie stosowany środek konserwujący do żywności. Jest to kwas organiczny otrzymywany w wyniku reakcji utleniania łańcuchów bocznych alkilobenzenu (McMurry, 2007).

Rysunek 1. Wzór cząsteczki kwasu benzoesowego.

W warunkach normalnych jest to krystaliczne, białe ciało stałe. Temperatura topnienia kwasu benzoesowego wynosi 122,35 oC, natomiast temperatura wrzenia 249,20 oC (Haynes, 2010). Kwas ten podczas ogrzewania w temperaturze powyżej 100 oC łatwo ulega sublimacji (porównaj z: #18 Fioletowe pary jodu).

W doświadczeniu wykorzystano fakt, iż kwas benzoesowy ulega sublimacji, jak również posiada stosunkowo niską temperaturę wrzenia. Efekt zimy w kolbie można otrzymać wywołując resublimację kwasu benzoesowego. W wyniku ogrzewania pary kwasu wypełniają całą objętość naczynia naczynia. Po obniżeniu temperatury kwas krystalizuje i obserwujemy efekt przypominający padanie śniegu. Jeżeli zwiększymy ilość kwasu i intensywność sublimacji/parowania, krystalizacja zachodzi również na powierzani choinki, tworzą się kryształy kwasu w postaci podłużnych igieł.

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

  • Kwas benzoesowy  GHS07

Literatura:

Haynes, W.M. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 91st ed. Boca Raton, FL: CRC Press Inc., 2010-2011

McMurry, J. (2007). Chemia organiczna 3. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

© 2015, www.ChemVlog.pl.

Share

#32 Bijące serce rtęciowe

Share

Rtęć jest jednym z dwóch pierwiastków, które w temperaturze pokojowej są w stanie ciekłym. Doświadczenie pt. „Bijące serce rtęciowe” związane jest z utlenianiem metalicznej rtęci, a następnie redukcją powstałych jonów do czystego metalu. Procesowi temu towarzyszą zmiany w napięciu powierzchniowym rtęci, obserwowane jako zmiany w kształcie kropli tego metalu.

W doświadczeniu wykorzystano rozcieńczony roztwór manganianu(VII) potasu i kwasu siarkowego(VI), stężony kwas siarkowy(VI) oraz rtęć. Krople rtęci należy pokryć zakwaszonym roztworem manganianu(VII) potasu pod wpływem którego powierzchnia rtęci ulega utlenieniu do Hg+:

5Hg → 5Hg+ + 5e

8H+ + MnO4 + 5e→ + Mn2+ + 4H2O

Proces ten zachodzi w środowisku kwasowym. Powstałe jony rtęci, mogą dalej ulegać reakcji utleniania do HgO, tlenku, który jest nietrwały w środowisku kwasowym:

HgO + 2H+ → Hg2+ +H2O

Jednocześnie dochodzi do wytrącenia w postaci cienkiej warstewki nierozpuszczalnej w wodzie soli siarczanu(VI) rtęci(I):

SO42- + 2Hg+ → Hg2SO4(s)

Utworzona warstwa soli obniża napięcie powierzchniowe rtęci, kropla się spłaszcza. Po przyłożeniu żelaznego gwoździa zachodzi utlenienie żelaza z jednoczesna redukcją anionów manganianowych(VII):

Fe + 2H+ → Fe2+ + H2(g)

8H+ + 5Fe2+ + MnO4 → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

Dodatkowo jony rtęci, jako mniej aktywne są wypierane z roztworu:

Fe + 2Hg+ → Fe2+ + 2Hg

Stopniowo zachodzi proces rozpuszczania powstałej wcześniej warstwy soli Hg2SO4:

Fe + Hg2SO4(s) → Fe2+ + 2Hg + SO42-

Rozpuszczenie warstwy soli powoduje zwiększenie napięcia powierzchniowego metalu. Kropla rtęci odrywa się od powierzchni żelaza. Zachodzące procesy obserwowane są jako pulsowanie powierzchni metalu. Siłą napędową oscylacji jest przeniesienie elektronów z żelaza do roztworu manganianu za pośrednictwem rtęci. Żelazo jest donorem elektronów, a rtęć działa jako przełącznik do ich transferu. W uproszczeniu proces można opisać następująco:

5Fe + 16H+ + 2MnO4 → 5Fe2+ + 2Mn2+ + 8H2O

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

  • Kwas siarkowy(VI) GHS05
  • Manganian(VII) potasu GHS03GHS07GHS09
  • Rtęć GHS06GHS08GHS09

Literatura:

Avnlr, D. (1989). Chemically Induced Pulsations of Interfaces: The Mercury Beating Heart. Journal of Chemical Education, 66(3), strony 211-212. doi:10.1021/ed066p211

Ramírez-Á, E., Ocampo-Espindola, J., Montoya, F., Yousif, F., Vazquez, F. i Rivera, M. (2014). Extensive Study of Shape and Surface Structure Formation in the Mercury Beating Heart System. The Journal of Physical Chemistry, 118(45), strony 10673-10678. doi:10.1021/jp507596b

© 2015, www.ChemVlog.pl.

Share