Zaman Besi - Bagian 3

Isu terbaru tentang logam nomor satu peradaban kita dan hubungannya. Eksperimen yang dilakukan sejauh ini telah menunjukkan bahwa ini adalah objek yang menarik untuk penelitian di laboratorium rumah. Eksperimen hari ini tidak kalah menarik dan akan memungkinkan Anda untuk melihat beberapa aspek kimia secara berbeda.

Salah satu percobaan pada bagian pertama artikel adalah oksidasi endapan kehijauan dari besi (II) hidroksida menjadi besi (III) hidroksida berwarna coklat dengan larutan H₂O₂. Hidrogen peroksida terurai di bawah pengaruh banyak faktor, termasuk senyawa besi (gelembung oksigen ditemukan dalam percobaan). Anda akan menggunakan efek ini untuk menunjukkan...

… Bagaimana katalis bekerja

tentu saja mempercepat reaksi, tetapi - perlu diingat - hanya satu yang dapat terjadi dalam kondisi tertentu (walaupun terkadang sangat lambat, bahkan tanpa disadari). Benar, ada pernyataan bahwa katalis mempercepat reaksi, tetapi tidak mengambil bagian di dalamnya. Hmm...kenapa di tambah? Kimia bukanlah sihir (kadang-kadang menurut saya begitu, dan "hitam" untuk boot), dan dengan percobaan sederhana, Anda akan melihat katalis beraksi.

Pertama siapkan posisi Anda. Anda akan membutuhkan baki untuk menjaga meja dari banjir, sarung tangan pelindung, dan kaca mata atau pelindung mata. Anda berurusan dengan reagen kaustik: perhydrol (larutan hidrogen peroksida 30% H₂O₂) dan larutan besi (III) klorida FeCl₃. Bertindaklah dengan bijak, terutama jagalah mata Anda: kulit tangan yang terbakar dengan pehydrol akan beregenerasi, tetapi mata tidak. (1).

2. Evaporator di sebelah kiri hanya berisi air, di sebelah kanan - air dengan tambahan perhydrol. Anda menuangkan larutan besi (III) klorida ke dalam keduanya

3. Jalannya reaksi, setelah selesai, katalis diregenerasi

Tuang ke dalam evaporator porselen dan tambahkan air dua kali lebih banyak (reaksi juga terjadi dengan hidrogen peroksida, tetapi dalam kasus larutan 3%, efeknya hampir tidak terlihat). Anda menerima sekitar 10% larutan H₂O₂ (perhydrol komersial diencerkan 1:2 dengan air). Tuang air secukupnya ke dalam evaporator kedua sehingga setiap bejana memiliki jumlah cairan yang sama (ini akan menjadi kerangka acuan Anda). Sekarang tambahkan 1-2 cm ke kedua kapal uap.³ larutan FeCl 10%₃ dan hati-hati mengamati kemajuan tes (2).

Di evaporator kontrol, cairan memiliki warna kekuningan karena ion Fe terhidrasi.³⁺. Di sisi lain, banyak hal terjadi dalam bejana dengan hidrogen peroksida: isinya berubah menjadi coklat, gas dilepaskan secara intensif, dan cairan di evaporator menjadi sangat panas atau bahkan mendidih. Akhir dari reaksi ditandai dengan berhentinya evolusi gas dan perubahan warna isi menjadi kuning, seperti pada sistem kontrol (3). Anda hanya seorang saksi operasi catalytic converter, tapi tahukah kamu perubahan apa saja yang terjadi pada kapal tersebut?

Warna coklat berasal dari senyawa besi yang terbentuk sebagai hasil reaksi:

Gas yang dikeluarkan secara intensif dari evaporator, tentu saja, adalah oksigen (Anda dapat memeriksa apakah nyala api mulai menyala di atas permukaan cairan). Pada langkah berikutnya, oksigen yang dilepaskan dalam reaksi di atas mengoksidasi kation Fe.²⁺:

Ion Fe yang diregenerasi³⁺ mereka kembali mengambil bagian dalam reaksi pertama. Proses berakhir ketika semua hidrogen peroksida telah habis, yang akan Anda lihat saat warna kekuningan kembali ke isi evaporator. Saat Anda mengalikan kedua sisi persamaan pertama dengan dua dan menambahkannya ke sisi kedua, dan kemudian membatalkan suku yang sama pada sisi yang berlawanan (seperti dalam persamaan matematika normal), Anda mendapatkan persamaan reaksi distribusi H₂O₂. Harap dicatat bahwa tidak ada ion besi di dalamnya, tetapi untuk menunjukkan perannya dalam transformasi, ketikkan di atas panah:

Hidrogen peroksida juga terurai secara spontan menurut persamaan di atas (jelas tanpa ion besi), tetapi proses ini agak lambat. Penambahan katalis mengubah mekanisme reaksi menjadi mekanisme yang lebih mudah diterapkan dan oleh karena itu mempercepat seluruh konversi. Jadi mengapa gagasan bahwa katalis tidak terlibat dalam reaksi? Mungkin karena ia diregenerasi dalam proses dan tetap tidak berubah dalam campuran produk (dalam percobaan, warna kuning ion Fe(III) terjadi sebelum dan sesudah reaksi). Jadi ingat itu katalis terlibat dalam reaksi dan merupakan bagian aktif.

Untuk masalah dengan H₂O₂

4. Katalase menguraikan hidrogen peroksida (tabung di sebelah kiri), menambahkan larutan EDTA menghancurkan enzim (tabung di sebelah kanan)

Enzim juga merupakan katalis, tetapi bekerja di dalam sel organisme hidup. Alam menggunakan ion besi di pusat aktif enzim yang mempercepat reaksi oksidasi dan reduksi. Ini disebabkan oleh sedikit perubahan valensi besi yang telah disebutkan (dari II ke III dan sebaliknya). Salah satu enzim ini adalah katalase, yang melindungi sel dari produk konversi oksigen seluler yang sangat beracun - hidrogen peroksida. Anda dapat dengan mudah mendapatkan katalase: tumbuk kentang dan tuangkan air di atas kentang tumbuk. Biarkan suspensi tenggelam ke dasar dan buang supernatannya.

Tuang 5 cm ke dalam tabung reaksi.³ ekstrak kentang dan tambahkan 1 cm³ hidrogen peroksida. Isinya sangat berbusa, bahkan mungkin "keluar" dari tabung reaksi, jadi cobalah di atas nampan. Katalase adalah enzim yang sangat efisien, satu molekul katalase dapat memecah hingga beberapa juta molekul H dalam satu menit.₂O₂.

Setelah menuangkan ekstrak ke dalam tabung reaksi kedua, tambahkan 1-2 ml³ Larutan EDTA (natrium edetic acid) dan isinya dicampur. Jika sekarang Anda menambahkan suntikan hidrogen peroksida, Anda tidak akan melihat dekomposisi hidrogen peroksida. Alasannya adalah pembentukan kompleks ion besi yang sangat stabil dengan EDTA (reagen ini bereaksi dengan banyak ion logam, yang digunakan untuk menentukan dan menghilangkannya dari lingkungan). Kombinasi ion Fe³⁺ dengan EDTA memblokir situs aktif enzim dan katalase akibatnya dinonaktifkan (4).

Cincin kawin besi

Dalam kimia analitik, identifikasi banyak ion didasarkan pada pembentukan endapan yang sedikit larut. Namun, pandangan sepintas pada tabel kelarutan akan menunjukkan bahwa anion nitrat (V) dan nitrat (III) (garam yang pertama hanya disebut nitrat, dan yang kedua - nitrit) praktis tidak membentuk endapan.

Besi (II) sulfat FeSO datang untuk menyelamatkan dalam mendeteksi ion-ion ini.₄. Siapkan reagen. Selain garam ini, Anda akan membutuhkan larutan pekat asam sulfat (VI) H₂SO₄ dan larutan encer 10-15% dari asam ini (hati-hati saat mengencerkan, menuangkan, tentu saja, "asam ke dalam air"). Selain itu, garam yang mengandung anion yang terdeteksi, seperti KNO₃, Tidak₃, Tidak₂. Siapkan larutan FeSO pekat.₄ dan larutan garam dari kedua anion (seperempat sendok teh garam dilarutkan dalam sekitar 50 cm³ air).

5. Hasil positif dari tes cincin.

Reagen sudah siap, saatnya bereksperimen. Tuang 2-3 cm ke dalam dua tabung³ larutan FeSO₄. Kemudian tambahkan beberapa tetes larutan N pekat.₂SO₄. Dengan menggunakan pipet, kumpulkan alikuot larutan nitrit (misalnya NaNO₂) dan tuangkan sehingga mengalir ke bawah dinding tabung reaksi (ini penting!). Dengan cara yang sama, tuangkan sebagian larutan sendawa (misalnya, KNO₃). Jika kedua larutan dituangkan dengan hati-hati, lingkaran coklat akan muncul di permukaan (maka nama umum untuk tes ini, reaksi cincin) (5). Efeknya menarik, tetapi Anda berhak kecewa, bahkan mungkin marah (Lagipula, ini adalah tes analitik? Hasilnya sama dalam kedua kasus!).

Namun, lakukan eksperimen lain. Kali ini tambahkan H encer.₂SO₄. Setelah menyuntikkan larutan nitrat dan nitrit (seperti sebelumnya), Anda akan melihat hasil positif hanya dalam satu tabung reaksi - tabung dengan larutan NaNO.₂. Kali ini Anda mungkin tidak khawatir tentang kegunaan uji cincin: reaksi dalam media yang sedikit asam memungkinkan kedua ion dibedakan dengan jelas.

Mekanisme reaksi didasarkan pada penguraian kedua jenis ion nitrat dengan pelepasan oksida nitrat (II) NO (dalam hal ini, ion besi dioksidasi dari dua menjadi tiga digit). Kombinasi ion Fe(II) dengan NO memiliki warna coklat dan memberikan warna pada cincin (hal ini dilakukan jika pengujian dilakukan dengan benar, hanya dengan mencampurkan larutan yang diperoleh hanya warna gelap dari tabung reaksi, tetapi - Anda akui - tidak akan ada efek yang begitu menarik). Namun, dekomposisi ion nitrat membutuhkan media reaksi yang sangat asam, sedangkan nitrit hanya membutuhkan sedikit pengasaman, oleh karena itu perbedaan yang diamati selama pengujian.

Setrika di Dinas Rahasia

Orang selalu memiliki sesuatu untuk disembunyikan. Pembuatan jurnal juga memerlukan pengembangan metode untuk melindungi informasi yang dikirimkan tersebut - enkripsi atau menyembunyikan teks. Berbagai tinta simpatik telah ditemukan untuk metode yang terakhir. Ini adalah zat yang Anda buat untuknya tulisannya tidak terlihatnamun, terungkap di bawah pengaruh, misalnya, pemanasan atau perlakuan dengan zat lain (pengembang). Mempersiapkan tinta cantik dan pengembangnya tidak sulit. Cukup untuk menemukan reaksi di mana produk berwarna terbentuk. Yang terbaik adalah tinta itu sendiri tidak berwarna, maka tulisan yang dibuat oleh mereka tidak akan terlihat pada substrat warna apa pun.

Senyawa besi juga membuat tinta menarik. Setelah melakukan pengujian yang dijelaskan sebelumnya, larutan besi (III) dan FeCl klorida dapat ditawarkan sebagai tinta simpatik.₃, kalium tiosianida KNCS dan kalium ferrosianida K₄[Fe(CN)₆]. Dalam reaksi FeCl₃ dengan sianida akan menjadi merah, dan dengan ferrosianida akan menjadi biru. Mereka lebih cocok sebagai tinta. larutan tiosianat dan ferosianidakarena tidak berwarna (dalam kasus terakhir, larutan harus diencerkan). Prasasti dibuat dengan larutan FeCl berwarna kekuningan.₃ bisa dilihat di kertas putih (kecuali kartunya juga kuning).

6. Maskara dua nada itu bagus

7. Tinta asam salisilat simpatik

Siapkan larutan encer dari semua garam dan gunakan kuas atau korek api untuk menulis pada kartu dengan larutan sianida dan ferrosianida. Gunakan sikat yang berbeda untuk masing-masing untuk menghindari kontaminasi reagen. Saat kering, kenakan sarung tangan pelindung dan basahi kapas dengan larutan FeCl.₃. Larutan besi (III) klorida korosif dan meninggalkan bintik-bintik kuning yang berubah menjadi coklat seiring waktu. Untuk alasan ini, hindari pewarnaan kulit dan lingkungan dengannya (lakukan percobaan di atas nampan). Gunakan kapas untuk menyentuh selembar kertas untuk membasahi permukaannya. Di bawah pengaruh pengembang, huruf merah dan biru akan muncul. Dimungkinkan juga untuk menulis dengan kedua tinta pada satu lembar kertas, maka tulisan yang terungkap akan menjadi dua warna (6). Alkohol salisilat (asam salisilat 2% dalam alkohol) juga cocok sebagai tinta biru (7).

Ini menyimpulkan artikel tiga bagian tentang besi dan senyawanya. Anda menemukan bahwa ini adalah elemen penting, dan selain itu, ini memungkinkan Anda untuk melakukan banyak eksperimen menarik. Namun, kami masih akan fokus pada topik "besi", karena dalam sebulan Anda akan bertemu musuh terburuknya - korosi.

Lihat juga: