Химический хамелеон опыт. Внеклассное мероприятие по химии- химический хамелеон
Automobili Lamborghini S.p.A. - большая компания по производству спортивных автомобилей. На сегодняшний день компания получила просто невероятно большую прибыль с продажи своих машин и может смело заявить, что она создала самые быстрые машины в мире. Главный офис находиться на территории Италии, около Болоньи. Основатель компании - Ферруччо Ламборгини, довольно успешный предприниматель, владелец компании по производству тракторов. В настоящее время владелец сменился, а Ферруччо владеет не менее большой компанией Audi.
Ферруччо Ламборгини начиная с самого детства, испытывал особую приязнь к механизмам. Отец очень любил своего сына, поэтому решил создать для него помещение, чтобы паренек мог развивать свои способности. Годы шли, а любовь к технике все никак не могла утихнуть. После Второй Мировой Войны, уже повзрослевший мальчик возвращается на свою родину, в маленькую деревушку Сант’Агата-Болоньезе. Видя соседние, разрушенные города, мужчина решает открыть компанию по производству тракторов - Lamborghini Trattori S.p.A. Спустя некоторое время, компания выпускает свой первый трактор, который собрал лично владелец компании. Получивши большой успех в своих начинаниях, он решает основать вторую компанию - Lamborghini Bruciatori, которая занимается производством охладительного оборудования.
Немного времени спустя, Ламборгини становиться самым богатым итальянцем. Ему начинают, нравятся разнообразные спортивные машины, особенно выделяется фирма Ferrari. Однако, как механик, он начинает замечать некие недоработки, что действительно разочаровало мужчину. Тогда он принимает решение, отправиться к Энцо Феррари (владельцу фирмы Ferrari) чтобы указать на его недочеты. В ответ он лишь получил множество неприятных слов и был выгнан из офиса. Тогда Ферруччо сам разбирает свой Ferrari 250GT. Когда мужчина находился под капотом, то замечает, что детали машины полностью совпадают с деталями трактора, поэтому ему легко удается починить двигатель. Именно с тех самых пор, у него зарождалась идея открыть еще одну фирму по производству спортивных машин.
Как же создавалось компания?
1963 гол начался отлично для Ламборгини, именно в этом году он решает открыть еще одну компанию по производству спортивных автомобилей. Его политика была полностью противоположной своему вечному сопернику Энцо, даже больше, он старался делать все ему назло. Его первыми инженерами стали Джампаоло Даллара и Боб Уоллес, бывшие работники фирмы Ferrari.
Владелец придерживался позиции, что никогда не будет выпускать автомобили для гонок, и даже поддерживать гоночные команды, что являлось причиной множественных конфликтов с инженерами и дизайнерами. Однако эти указания их не остановили, они загорелись идеей о создании среднемоторного автомобиля для участия в гонках. Ферруччо узнал про существование данного проекта уже после создания прототипа, но жизни полноценное авто так и не увидело.
Успех компании полностью зависел от первой модели, которая была изначально показано на моторшоу, а спустя несколько месяцев выпущена в продажу. На удивление владельца, компания получила действительно большой доход с продаж и стала богаче и успешней своего соперника.
Создание эмблемы марки было довольно простым и не замысловатым. Ламборгини родился под знаком тельца, поэтому решил просто изобразить его на машине. Именно так и начинался его путь к славе.
Новый суперкар Lamborhini
Итальянская компания сумела сделать прорыв в своем деле. Новый автомобиль становиться сенсацией еще до показа. Многие люди предвещают его стремительным продажам, самое главное называют самым быстрым Ламборджини . В чем же его успех? Чем машина так заинтриговала людей?
Речь пойдет про Lamborghini Huracan, а именно про модель Performante. Эта машина смогла удивить всех людей, поставив новый скоростной рекорд на трассе, став быстрейшим серийным суперкаром в мире. Дело в том, что автомобиль смог установить рекорд на трессе «Зеленого ада», ему удалось пройти трассу за 6 минут и 52 секунды. Следует рассказать, про «Зеленый ад» - гоночная трасса Формулы-1, именно здесь проводятся самые большие гонки мира, а также ставятся самые захватывающие и масштабные рекорды.
Как именно удалось установить такой рекорд? В чем секрет? Дело в том, что Энцо Феррари утверждал: “Аэродинамика - для тех, кто не умеют делать моторы”. Однако именно аэродинамика и стала причиной такой бешеной скорости. Новая модель была полностью переделана по сравнению с другими, в ней были исправлены закрылки, клапаны, спойлеры и многое другое. А чтобы хоть каким-то образом уменьшить машину, дав ей еще большую скорость, инженером пришлось прибегнуть к использованию алюминия по всей машине.
Автомобиль смог разогнаться до скорости 325 км/ч, что довольно таки не рекордный показатель, однако благодаря своей мобильности, автомобиль смог преодолеть большое расстояние за короткое время. В нем содержится примерно 640 лошадиных сил, и есть возможность выдавить еще хотя бы 40, если постараться. Скорость разгона до 100 км/ч составляет 2.9 секунды.
На сегодняшний день, машина является лучшим для приобретения среди серийных спорткаров.
Топ-5 быстрых ламборджини
Хотелось бы так же узнать про самые быстрые машины от фирмы ламборджини, которые способны разгоняться больше чем 320 км/ч. Именно поэтому ниже будет представлен список самых быстрых Ламборджини :
- Пятое место - Gallardo XXX Performance
- Максимальный разгон данного автомобиля составляет 375 км/ч.
- Четвертое место - Gallardo Dallas Performance Stage 3
- Удалось обогнать пятый номер всего на 1 км/ч. Машины развивает 376 км/ч.
- Третье место - Aventador LP1250-4 Roadster Mansory Carbonado Apertos
- 380 км/ч стал показателем для этой модели. По быстроте машине не уступает второму месту, однако имеет большую скорость разгона до 100 км/ч.
- Второе место - Aventador LP1250-4 Mansory Carbonado
- Разгоняется до 380 км/ч, что является почти рекордом, но занимает уверенное второе место.
- Первое место - Diablo Coatl
385 км/ч рекордный показатель среди всех автомобилей фирмы.
Министерство образования Российской Федерации
«Химический хамелеон или история о перманганате калия»
Работу выполнили
Ученица 10 «А» класса
Милейковская Зоя
И ученик 11 «Б» класса
Кисин Сергей
Руководитель:
Санкт-Петербург
Вступление. Цели и задачи 3
Основная часть 5
Что такое перманганат калия 5
Растворимость 5
Открытие KMnO₄ 6
Способы получения 6
Другие способы получения перманганата 7
Химические свойства 9
Окислительные свойства в зависимости от среды 11
Разложение при нагревании 12
Применение марганцовки 12
Помощь при неправильном использовании 15
KMnO₄ в садоводстве 16
Заключение 16
Литература 17
Приложение 18
Опыты с марганцовкой 18
ІІ опыт 19
ІІІ опыт 20
Вступление. Цели и задачи
Перманганат калия KMnO₄ - один из наиболее сильных окислителей, очень распространенных. Это почти черные блестящие кристаллы. Раствор в воде имеет интенсивную малиновую окраску, обусловленную, оказывается ионами MnO₄. Это вещество, в быту называемое, марганцовкой является хорошим дезинфицирующим средством. А почему KMnO₄ окислитель, дезинфицирующее средство, а потому, что степень его окисления марганца равна +7. И теперь становится ясно, почему, отправляясь в поход напоминают, чтобы взяли с собой немного марганцовки, чтобы воду сделать чистой из реки или озера. Оказывается, марганцовка окисляет воду на свету и примеси, находящиеся в ней. Если растворить несколько кристалликов перманганата калия в воде и подождать некоторое время, можно заметить, что малиновая окраска постепенно станет более бледной, а затем и совсем исчезнет, на стенках сосуда останется коричневый налет, это оксид марганца выпал в осадок - MnO₂ ↓.
4KMnO₄ + 2H₂O → 4MnO₂ + 4KOH + 3O₂
Mn + 3ē → Mn 3 4
2O – 4ē → O₂ 4 3
Бактерии, органические вещества окисляются кислородом или погибают под действием щелочной среды. Воду можно профильтровать и использовать. И значит, что раствор перманганата можно хранить только в темном сосуде.
Чем больше изучаешь химию, тем больше узнаешь интересного о веществах. И больше можешь объяснить происходящие явления.
Мы и поставили перед собой цель: больше узнать о веществе, которое, несмотря ни на какие обстоятельства есть, практически в каждой домашней аптечке. Так же о веществе, которое постоянно используют на уроках природоведения , физики и химии, чтобы показать явление диффузии и окрашивающие воду в красивый розовый цвет, веществе из которого на уроках химии получают кислород, а также при помощи марганцовки получают хлор из соляной кислоты.
Основная задача – изучить более глубоко это интересное вещество, а так как в природе его нет выяснить кто впервые его получил и как его еще можно получать, какими свойствами оно обладает, на каких свойствах применяется.
Основная часть
Что такое перманганат калия
Растворимость
Растворение KMnO₄ - это темно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Можно считать, что растворимость перманганата хорошая, но это кажется. На самом деле растворимость этой соли при комнатной температуре (20°с) всего 6,4 г на 100 г воды. Однако раствор имеет интенсивную окраску и кажется концентрированным. Растворимость растет при повышении температуры.
Температура °с | |||||||
Растворимость, г/100г воды |
Вещество кристаллизируется в виде красивых темно-фиолетовых призм, почти черных. Растворы имеют темно-малиновый, а при больших концентрациях – фиолетовый цвет.
Открытие KMnO₄
Шведский ученый Готлиб Юхан Ган свои исследования посвящал изучению минералов и неорганической химии . Вместе с соотечественником Вильгельмом Карлом Шееле в ходе исследования минерала пиролюзита MnO₂ в 1774 году открыли марганец (получил его в металлическом виде), а так же получили и изучили свойства ряда соединений марганца, в том числе и перманганат калия.
Способыполучения
При сплавлении диоксида марганца MnO₂ с карбонатом и нитратом калия (K₂CO₃ и KNO₃) получился зеленый сплав, растворяющийся в воде с образованием красивого зеленого раствора. Из этого раствора были выделены темно-зеленые кристаллы манганата калия K₂MnO₄.
MnO₂ + K₂CO₃ + KNO₃ → K₂MnO₄ + KNO₂ + CO₂.
Если же раствор оставляли на воздухе, то окраска его постепенно изменялась, переходила из зеленой в малиновую, причем образовывался темно бурый осадок. Это объяснялось тем, что в водном растворе манганаты самопроизвольно превращаются в соли марганцовой кислоты HMnO₄ с образованием диоксида марганца MnO₂.
3K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + MnO₂↓ + 4KOH
При этом один ион MnO₄ окисляет два других таких же иона в ионы MnO₄, а сам восстанавливается, образуя MnO₂.
Опыты повторялись и с другими компонентами, окисляли пиролюзит.
Это может быть окисление кислородом в присутствии щелочи KOH
2MnO₂ + 4KOH + O₂ → 2K₂MnO₄ + 2H₂O
Или нитратом калия в присутствии щелочи.
MnO₂ + KOH + KNO₃ = K₂MnO₄ + KNO₂ + H₂O
Но в любом случае манганат давал перманганат.
Процесс превращения манганата в перманганат обратим. Поэтому при избытке гидроксильных ионов, то есть щелочи раствор манганата может сохраниться без изменения. Но при уменьшении концентрации щелочи, зеленая окраска быстро переходит в малиновую.
Другие способы получения перманганата
При действии сильных окислителей (например, хлоре) на раствор манганата, последний полностью превращается в перманганат.
2K₂MnO₄ + Cl₂ = 2KMnO₄ + 2KCl
Может быть химическое или электрохимическое окисление соединений марганца.
MnO₂ + Cl₂ + 8KOH → 2KMnO₄ + 6KCl + 4H₂O
Манганат калия K₂MnO₄ может подвергаться электролизу. Это основной промышленный способ получения.
K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + H₂ + 2KOH
2H + 2ē → H₂ MnO₄ - ē → MnO₄
Восстановление окисление
В промышленности перманганат еще получают электролизом концентрированного гидроксида калия KOH с марганцевым анодом Mn. В процессе электролиза материал анода постепенно растворяется с образованием фиолетового раствора, содержащего перманганат анионы. На катоде выделяется водород .
Mn + 2KOH + 6H₂O → 2KMnO₄ + 7H₂
Катод анод
2H + 2ē → H₂(восстановление) Mn – 7ē → Mn(окисление)
Умеренно растворимый в воде перманганат калия выделяется в виде осадка и было бы заманчиво вместо привычной марганцовки производить перманганат натрия NaMnO₄. Гидроксид натрия доступнее, чем гидроксид калия. Однако в этих условиях выделить NaMnO₄ не возможно, в отличии от перманганата калия, он прекрасно растворяется в воде (при 20°с его растворяемость в воде 144 г на 100г воды).
Химические свойства
По химическим свойствам KMnO₄ сильный окислитель, так как степень окисления +7, и название он получил по системе названий перманганат. При высокой степени элемента прибавляют префикс пер и суффикс ат.
Легко переводит Fe в Fe, что используют при анализе определения солей Fe (двухвалентного железа).
2KMnO₄ + 8H₂SO₄ + 10FeSO₄ → 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 8H₂O + K₂SO₄
· Обесцвечивается и слегка желтеет.
· Сернистая кислота переходит в серную.
2KMnO₄ + 5H₂SO₃ → 2H₂SO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O
· А из соляной кислоты выделяется хлор.
2KMnO₄ + 16HCL → 5CL₂ + 2KCL + 2MnCL₂ + 8H₂O
Mn +5ē → Mn 5 2
2CL – 2ē → CL 2 5
(это лабораторный способ получения хлора)
ü Надо помнить, что хлор является ядовитым веществом и проводить этот опыт нужно в вытяжном шкафу.
Перманганат химически несовместим с углем, сахаром (сахарозой) C₁₂H₂₂O₄, с легковоспламеняющимися жидкостями – может произойти взрыв.
2KMnO₄ + C → K₂MnO₄ + CO₂ + MnO₂
без разрыва связи C – C.
2KMnO₄ + 5C₂H₅OH + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5C₂H₄O₂ + K₂SO₄
(спирт) (кислота)
2KMnO₄ + 3C₂H₄ + 4H₂O → 3CH₂ – CH₂ + 2MnO₂ + 2KOH
(этен) OH OH (окисление этилена)
Когда KMnO₄ взаимодействует с концентрированной серной кислотой - образуется оксид.
2KMnO₄ + H₂SO₄(конц.) → Mn₂O₇ + H₂O + K₂SO₄
ü Mn₂O₇ - маслянистая темно-зеленая жидкость. Хорошо реакция проходит с сухой солью. Mn₂O₇ единственный жидкий оксид металла; tпл. = 5,9°, неустойчив, легко взрывается. При t = 55° или при сотрясении. При контакте с ним воспламеняется спирт.
Это, кстати, один из способов зажечь спиртовку, не имея спичек. В фарфоровую чашку поместить несколько кристалликов KMnO₄, осторожно добавить 1-2 капли H₂SO₄(конц.) и аккуратно перемешать кашицу стеклянной палочкой. Затем палочкой дотронуться до фитилька спиртовки.
Mn₂O₇ + C₂H₅OH + 12H₂SO₄ → 12MnSO₄ + 10CO₂ + 27H₂O
KMnO₄ - окислитель как неорганических, так и органических веществ. Чем больше электронов способен принять окислитель в ходе реакции, тем больше количество молей другого вещества он будет окислять. А число электронов зависит от условий проведения реакции, например, от кислотности.
Подкисленный крепкий раствор KMnO₄ буквально сжигает многие органические вещества, превращая их в CO₂ и H₂O.
Например, окисление щавелевой кислоты
H₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 10CO₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O
2C – 2ē → 2C 5 окисление
Mn + 5ē → Mn 2 восстановление
§ Этим пользуются химики для мытья лабораторной посуды, сильно загрязненной плохо смываемыми останками органических веществ, этим также иногда пользуются при мытье окон (осторожно).
Окислительные свойства в зависимости от среды
В зависимости от кислотной среды KMnO₄ может быть восстановлен до разных продуктов:
· Кислая среда
В кислой среде – до соединений марганца (ІІ).
2KMnO₄ + 4K₂SO₃ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5K₂SO₄ + 3H₂O
Раствор обесцвечивается, так как соединения марганца (ІІ) бесцветны.
· Нейтральная среда
В нейтральной среде – до соединений марганца (ІV).
2KMnO₄ + 3K₂SO₃ + H₂O → 2MnO₂↓ + 3K₂SO₄ + 2KOH
MnO₂ придает раствору бурый оттенок, так как он выпадает в осадок.
· Сильно щелочная среда
В сильно щелочной среде – до соединений марганца (VІ).
2KMnO₄ + K₂SO₃ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + K₂SO₄ + H₂O
Образуется изумрудно-зеленый раствор манганата калия. Этот раствор можно еще получить на пламени спиртовки, не очень крепкий раствор KMnO₄ с добавлением твердой щелочи KOH.
4 KMnO₄ + 4KOH → 4K₂MnO₄ + O₂ + 2H₂O
Разложение при нагревании
При нагревании KMnO₄ разлагается. Это часто используют для получения кислорода в лаборатории. Достаточно t = 200°с.
KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂
Внесенная тлеющая лучина в пробирку с выделившимся кислородом вспыхивает ярким пламенем. Работать нужно осторожно, в отверстие вложить ватку-фильтр, чтобы с током кислорода в воздухе не попадали твердые вещества продуктов разложения.
Применение марганцовки
Применяется KMnO₄ опять-таки на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.
Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине, как антисептическое средство для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. В качестве рвотного средства для приема внутрь при некоторых отравлениях используют разбавленный раствор.
При соприкосновении с органическими веществами выделяется атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения – альбумитаны (за счет этого KMnO₄ в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Обладает также дезодорирующим эффектом. Эффективен при лечении ожогов и язв.
Способность KMnO₄ обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестными ядом и пищевых токсигенфекций.
(При попадании внутрь всасывается, оказывая гематоксическое действие).
В частности KMnO₄ можно использовать при отравлении синильной кислотой HCN, фосфором.
ü HCN – жидкость с запахом горького миндаля, очень ядовита.
2HCN + 2 KMnO₄ → N₂ + 2KOH + 2MnCO₃.
§ KOH нейтрализуется;
§ HCL желудочного сока.
KOH + HCL → KCL + H₂O
А карбонат марганца переходит в CO₂ и H₂O и растворимую соль MnCL₂.
Перманганат может применяться в других сферах.
В 1888 году русский ученый Егор Егорович Вагнер открыл реакцию окисления органических соединений содержащих этиленовую связь, действием на эти соединения 1% раствора KMnO₄ в щелочной среде (реакция Вагнера).
Используя этот способ он доказал непредельный характер ряда терпенов (установил строение пинена – основного компонента русских сосновых скипидаров).
KMnO₄ в щелочном растворе являются слабым окислителем. Например, если пропускать через этот раствор этилен C₂H₄ окраска марганцовки исчезает по мере окисления этилена в этан 1,2 диол или этиленгликоль.
3CH₂ = CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3CH₂ – CH₂ + MnO₂↓ + 2KOH
Образуется также коричневая суспензия диоксида MnO₂. Обесцвечивание холодного разбавленного раствора KMnO₄ является качественной реакцией на присутствие углерод-углеродный кратной связи С=С, так как очень немногие органические соединения окисляются таким способом.
Щелочной раствор KMnO₄ хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
Растворы – концентрации 3 г/л широко применяются для тонирования фотографий.
Перманганат в кислых растворах являются сильным окислителем широко применяется в титриметрическом анализе, резкий переход фиолетовой (ионы MnO₄) к бледно-розовой (ионы Mn) делает недопустимым использования индикаторов. Ионы MnO₄ окисляют H₂S, сульфиды, иониды, бромиды, хлориды, нитриты, перекись водорода.
2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O + 5O₂
Французский химик и физик Гей-Люссак Жозеф Луи ввел в химию метод объемного анализа. В 1787 году К. Бертолле описал метод окислительно-восстановительного титрования, в том числе и перманганатормию. Этим методом можно определить количественно: щавелевую, муравьную сероводородную, перекись водорода, железо в солях (ІІ). Марганец в солях марганца (ІІ), индикатор при этом методе не требуется, если титруемые растворы бесцветны, так при титровании раствор KMnO₄ должен обесцвечиваться, и когда реакция закончена, каждая избыточная капля раствора KMnO₄ будет окрашивать титруемый раствор в розовый цвет.
В пиротехнике используется в качестве окислителя, но редко, так как при использовании выделяются красящие вещества.
Помощь при неправильном использовании
Часто для лечения десен в стоматологии проводят, казалось, странную процедуру. Раствором марганцовки смазывают десна, а потом наносят перекись водорода. Выделившейся кислород O₂ и будет являться главным лечебным средством, поэтому процедуру называют «Кислородные ванночки».
Для разных целей используют разную концентрацию:
Промывание ран | |
Полоскание горла | |
Для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей | |
Для спринцевания и промывания желудка |
А если использование было непродуманным, концентрированным раствором, могут возникнуть ожоги и раздражения.
При передозировке: резкая боль в полости рта, живота, рвота, слизистая оболочка отечная, фиолетового цвета. При пониженной кислотности желудочного сока – одышка. Смертельная доза для детей:
o Около – 3 г.
Смертельная доза для взрослых:
o 0,3-0,5 г на кг веса.
Лечение: метиленовый синий
1) 50мл 1% раствора;
2) Аскорбиновая кислота внутривенно – 30мл 5% раствора.
KMnO₄ в садоводстве
Садоводы в своей практике часто используют марганцовку, на двух свойствах: окислительные и источник калия и марганца. Ион калия нужен растениям, как питательный элемент, а анион MnO₄ действует как окислитель на источники болезни: грибки, плесени и т. д., а также как микроэлемент.
KMnO₄ → K + MnO₄
Хороший народный рецепт для повышения урожайности клубники. Ранней весной с грядки убрать прошлогодние листья, приготовить розовый раствор марганцовки и теплым раствором полить всю плантацию клубники из лейки (дождиком).
Садоводы считаю, что уничтожают все инфекции и повышается урожайность за счет того, что у марганцовки не очень большая растворимость и ионы калия не вымываются из почвы.
Заключение
Перманганат калия неизменный представитель любой домашней аптечки. Его называют минеральным хамелеоном. Способность изменять окраску в водном растворе – фиолетово-малиновая, в присутствии кислот красный, при сильном разбавлении розовый. А при добавлении, например, H₂O₂ перекиси водорода – окраска исчезает.
Этот сильный окислитель обладает дезинфицирующим действием. Широко применяется в медицине, и как окислитель во многих отраслях производства, в химических лабораториях.
Литература
v – Препаративная химия;
v – «Синтезы органических препаратов»;
v Реми Г. – «Курс неоранической химии» том І.
v – «Популярная библиотека химических элементов». Москва, наука – 1983 года;
v Интернет-энциклопедия Википедия - www. wikipedia. org
Приложение
Опыты с марганцовкой
Марганцовка растворяется в воде. Раствор окрашивается в розовый цвет, сначала – розовый, а потом интенсивный.
→ 
→
→
→ 
→https://pandia.ru/text/78/118/images/image006_25.jpg" alt="SL380294.JPG" width="587" height="440">
ІІІ опыт
При действии на кристаллы KMnO₄ холодной концентрированной серной кислоты (сильно водоотнимающего средства) разлагается, образуется оксид марганца.
ü Mn₂O₇ - зеленовато-черная маслянистая жидкость.
Если в эту жидкость обмакнуть стеклянную палочку и поднести к фитильку спиртовки – она загорается.
https://pandia.ru/text/78/118/images/image008_15.jpg" alt="SL3rfsdfsdfsd80297.JPG" width="251" height="188"> →
→
→ 
, 
Опыт можно видоизменить – смочить спиртом ватку и отжать спирт в смесь KMnO₄ и H₂SO₄, то есть в Mn₂O₇. Происходит вспышка (окисление).
https://pandia.ru/text/78/118/images/image013_10.jpg" alt="SL380308.JPG" width="203" height="271 id="> →
→
→ 
→
→
Марганцовка с глицерином
Если насыпать в фильтровальную бумагу KMnO₄ и смочить соль глицерином. Завернуть в пакетик, то через семь минут появляется дымок и пакет загорается.
https://pandia.ru/text/78/118/images/image018_2.jpg" alt="SL380299.JPG" width="274" height="206">→
→
→ 
→
Всего две капли глицерина - и марганцовка меняет свой цвет!
Сложность:
Опасность:
Сделайте этот эксперимент дома
Почему раствор поначалу синеет?
Если внимательно следить за хамелеоном, вы заметите, что через несколько секунд после добавления глицерина в раствор он приобретёт синюю окраску. Синий цвет образуется при смешении фиолетового (от перманганата MnO 4 -) и зелёного (от манганата MnO 4 2-) растворов. Однако он достаточно быстро зеленеет – в растворе становится всё меньше MnO 4 - и больше MnO 4 2- .
Дополнение
Учёным удалось обнаружить, в какой форме марганец способен окрашивать раствор в синий цвет. Это происходит, когда он образует гипоманганат-ион MnO 4 3- . Здесь марганец находится в степени окисления +5 (Mn +5). Однако MnO 4 3- очень неустойчив, и для его получения необходимы особые условия, поэтому в нашем опыте его увидеть не получится.
Что происходит с глицерином в нашем опыте?
Глицерин взаимодействует с перманганатом калия, отдавая ему свои электроны. Глицерин взят в нашей реакции в большом избытке (его примерно в 10 раз больше, чем перманганата калия KMnO 4). Сам глицерин в условиях нашей реакции превращается глицериновый альдегид, а затем − в глицериновую кислоту.
Дополнение
Как мы уже выяснили, глицерин C 3 H 5 (OH) 3 окисляется перманганатом калия. Глицерин – это весьма сложная органическая молекула, поэтому и реакции с его участием зачастую непросты. Окисление глицерина – сложная реакция, в ходе которой образуется много различных веществ. Многие из них существуют совсем недолго и превращаются в другие, а некоторые можно найти в растворе и после окончания реакции. Такая ситуация характерна для всей органической химии в целом. Обычно те вещества, которых по итогам химической реакции получается больше всего, называют основными продуктами, а остальные – побочными.
В нашем случае основной продукт окисления глицерина перманганатом калия – это глицериновая кислота.
Для чего мы добавляем гидроксид кальция Ca(OH) 2 в раствор KMnO 4 ?
В водном растворе гидроксид кальция Ca(OH) 2 распадается на три заряженные частицы (ионы):
Ca(OH) 2 → Ca 2+ (раствор) + 2OH - .
В транспорте, магазине, кафе или в школьном классе – везде нас окружают разные люди. И ведём мы себя в таких местах по-разному. Даже если делаем одно и то же дело – например, читаем книгу. В окружении разных людей мы делаем это немного по-разному: где-то медленнее, где-то быстрее, иногда запоминаем прочитанное хорошо, а другой раз не можем вспомнить и строчки уже на следующий день. Так и перманганат калия в окружении ионов OH - ведёт себя по-особенному. У глицерина он забирает электроны «нежнее», никуда не торопясь. Именно поэтому мы можем наблюдать изменение окраски хамелеона.
Дополнение
А что произойдёт, если не добавлять раствор Ca(OH) 2 ?
Когда в растворе присутствует избыток ионов OH - , такой раствор называют щелочным (или говорят, что он имеет щелочную реакцию). Если же, наоборот, в растворе есть избыток ионов H + , такой раствор называют кислым. Почему «наоборот»? Потому что вместе ионы OH - и H + образуют молекулу воды H 2 O. А вот если ионы H + и OH - присутствуют поровну (то есть мы имеем фактически воду), раствор называют нейтральным.
В кислом растворе активный окислитель KMnO 4 становится крайне невоспитанным, даже грубым. Он очень быстро отнимает электроны у глицерина (целых 5 за раз!), и марганец превращается из Mn^+7 (в перманганате MnO 4 -) в Mn 2+ :
MnO 4 - + 5e - → Mn 2+
Последний (Mn 2+) не придаёт воде никакой окраски. Поэтому в кислом растворе марганцовка очень быстро обесцветится, и хамелеон не получится.
Похожая ситуация произойдёт и в случае нейтрального раствора перманганата калия. Только мы «потеряем» не все цвета хамелеона, как в кислом растворе, а только два – зелёный манганат MnO 4 2- получаться не будет, а значит, синее окрашивание тоже исчезнет.
Можно ли сделать хамелеона, используя что-нибудь, кроме KMnO 4 ?
Можно! Хамелеон из хрома (Cr) будет иметь следующую окраску:
оранжевый (бихромат Cr 2 O 7 2-) → зелёный (Cr 3+) → голубой (Cr 2+).
Ещё один хамелеон – из ванадия (V):
жёлтый (VO 3+) → голубой (VO 2+) → зелёный (V 3+) → лиловый (V 2+).
Вот только заставить растворы соединений хрома или ванадия менять свой цвет так красиво, как это происходит в случае марганца (марганцовки), намного сложнее. Кроме того, придётся постоянно добавлять новые вещества в смесь. Поэтому настоящий хамелеон − такой, что будет менять свой цвет «самостоятельно», − получается только из марганцовки.
Дополнение
Марганец Mn, как и хром Cr и ванадий V, – это переходные металлы – большая группа химических элементов, обладающих целым набором интересных свойств. Одна из особенностей переходных металлов – яркая и разнообразная окраска соединений и их растворов.
Например, из растворов соединений переходных металлов легко получить химическую радугу:
Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан:
Красный (тиоционат железа (III) Fe(SCN) 3), железо Fe;
Оранжевый (бихромат Cr 2 O 7 2-), хром Cr;
Жёлтый (VO 3+), ванадий V;
Зелёный (нитрат никеля, Ni(NO 3) 2), никель Ni;
Голубой (сульфат меди, CuSO 4), медь Cu;
Синий (тетрахлоркобальтат, 2-), кобальт Co;
Фиолетовый (перманганат MnO 4 -), марганец Mn.
Развитие эксперимента
Как изменить хамелеона дальше?
Можно ли обратить реакцию и снова получить фиолетовый раствор?
Некоторые химические реакции могут протекать как в одном направлении, так и в обратном. Такие реакции называют обратимыми и, по сравнению с общим числом химических реакций, их известно не так уж много. Можно обратить реакцию, создав особые условия (например, сильный нагрев реакционной смеси) или добавив какой-то новый реагент. Окисление глицерина перманганатом калия KMnO 4 не относится к реакциям такого типа. Более того, в рамках нашего эксперимента обратить эту реакцию невозможно. Поэтому заставить хамелеона менять свой цвет в обратном порядке у нас не получится.
Дополнение
Давайте разберёмся, существует ли способ обратить нашего хамелеона?
Сначала простой вопрос: может ли окисленный глицерин (глицериновая кислота) превратить диоксид марганца MnO 2 обратно в фиолетовую марганцовку KMnO 4 ? Нет, не может. Даже если мы будем ему сильно помогать (например, греть раствор). А всё потому, что KMnO 4 – сильный окислитель (с этим мы разобрались немного выше), в то время как глицериновая кислота обладает слабыми окислительными свойствами. Слабому окислителю невероятно трудно что-либо противопоставить сильному!
Можно ли превратить MnO 2 обратно в KMnO 4 , используя другие реагенты? Да, можно. Вот только для этого вам придётся работать в настоящей химической лаборатории! Один из лабораторных способов получения KMnO 4 – это взаимодействие MnO 2 с хлором Cl 2 в присутствии избытка гидроксида калия KOH:
2MnO 2 + 3Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4 H 2 O
Дома такую реакцию не провести – это и сложно (понадобится специальное оборудование), и небезопасно. Да и сама она будет иметь мало общего с ярким и красивым хамелеоном из нашего опыта.
Выполнила учитель химии и биологии Микаилова Мариям СулеймановнаЦель: Повысить познавательную активность учащихся к химии, через демонстрацию ее занимательной стороны.
Задачи:
Подчеркнуть значение химии в жизни и деятельности человека.
Продолжить знакомство учащихся с химией.
Воспитание соблюдения правил техники безопасности, на примере выполнения демонстрационных опытов
Место проведения мероприятия : кабинет химии и биологии.
Оборудование: штатив с пробирками, коническая колба, химические стаканы, спички, стеклянные палочки, лабораторный штатив, скальпель, вата, наждачная бумага, железный нож фарфоровая чашка, лучина.
Реактивы:
Карбонат натрия, спирт этиловый , раствор NH 3 10%-ный и 25%-ный, раствор пероксида водорода, соляная кислота (конц.), серная кислота(конц.), сахарная пудра, порошок магния, хлорид кальция 10%-ный раствор, хлорид бария 10%-ный раствор, сульфат магния 10%-ный раствор, хлорида железа(Ш), тиоцианата калия 5%-ный раствор, нитрат калия (насыщ. р-р.), сульфат меди(2), дихромат калия, гидроксид натрия или калия 20%-ный раствор, слабый раствор йода, раствор фенолфтолеина, хромата калия , металлический натрий, кристаллический перманганат калия, серная кислота 10%-ный раствор, фторид лития, хлорид натрия, нитрат стронция или лития, хлорид калия, нитрат бария, борная кислоты.
Подготовка к мероприятию: до начала мероприятия были распределены роли между учениками 11 класса, все опыты были заранее проделаны. Приглашены учащиеся начальных и средних классов.
Литература:
В.А.Алексинский Занимательные опыты по химии Книга для учителя. М.: Просвещение, 1995.
Г.И Штремплер Химия на досуге. Загадки, игры, ребусы. Книга для учащихся М.: Просвещение, 1993.
М. ЮГорковенко. Поурочные разработки по химии: 8класс.- М.: ВАКО, 2007.Г.
Занимательные задания и эффектные опыты по химии/ Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова. – М.: Дрофа, 2006.
П. Хомченко, Ф.П. Платонов, И.Н. Чертков Демонстрационный эксперимент по химии. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1978.
Ход мероприятия:
Вступительное слово учителя:
Добро пожаловать на вечер химии, который проведут ученицы 11 класса для вас.
Химия –удивительная наука. Она нужна всем: повару, шоферу, садоводу, строителю и многим другим С одной стороны, она очень конкретна и имеет дело с бесчисленными полезными и вредными веществами вокруг нас.. С другой стороны это наука абстрактна: она изучает мельчайшие частицы, которые не увидишь в самый сильный микроскоп, рассматривает грозные формулы и сложные законы.
Сейчас ученицы 11 класса Кинжибаева Таня, Омарова Заира, Зузова Анна и Пономаренко Даша проведут и покажут ряд демонстрационных опытов, которые откроют для вас красивую и таинственную сторону химии…»
Даша: Ну конечно, без сомненья Надо химию учить,
Без познанья всех явлений Невозможно нынче жить.
Таня: Надо лучше успевать Нам, друзья, в учении
И не следует вздыхать Что химия – мучение!
Заира: Если б химии не знали, Топали б пешком всегда:
Без горючего автобус Не поедет никогда!
Аня: Чтобы мы росли нормально, Крепкими и сильными,
Витамины выпускает Тоже наша химия!
Даша: Чтоб растения росли, Вещества изобрели.
Хорошо бы нам такие – Быстро б выросли большие.
Таня: Каучук в природе редок, Без него не проживешь.
Мы ходили бы по лужам В валенках и без калош!
Заира: Широко вошли к нам в быт Разные пластмассы
За короткий очень срок Их признали массы!
Аня: Полимер пусть, для волос, Стимулирующий рост,
Поскорей изобретут Тогда косы вырастут.
Опыты:
Аня: Опыт № 1 Описание:
Нет дыма без огня – гласит старая русская пословица. Оказывается, с помощью химии можно получить дым без огня. И так, внимание! Облако из колбы:
Участник вечера берет две стеклянные палочки, на которые накручено понемногу ваты, и смачивает их: одну в концентрированной азотной (или соляной) кислоте, другую в водном 25%-ом растворе аммиака. Палочки следует поднести друг к другу. От палочек поднимается белый дым.
Сущность опыта – образование азотнокислого (хлористого) аммония.
Таня: Опыт № 2 Описание:
Участник вечера наливает в один стеклянный стакан (цилиндр) конц. соляную кислоту,а в другой –25% раствор аммиака. Оба цилиндра закрыть крышками и поставить друг от друга на некотором расстоянии. Перед опытом показать что цилиндры «пустые». Во время демонстрации опыта цилиндр с соляной кислотой на стенках перевернуть вверх дном и поставить на крышку цилиндра с аммиаком. Крышку убрать: образуется белый дым – признак химической реакции.
Заира: Опыт № 3 Описание:
В один стакан насыпают 2 чайные ложки хлорида кальция СаС1 2 , а в другой - столько же карбоната натрия Na 2 C 0 3 и наливают в каждый стакан воды примерно на 1/4 их объема. Затем полученные растворы сливают вместе, и жидкость становится белой, как молоко. Этот опыт надо демонстрировать быстро, так как карбонат кальция СаС0 3 выпадает в осадок и зрители могут заметить, что это вовсе не молоко. Но если добавить к смеси избыток соляной кислоты, то «молоко», закипев, мгновенно превращается в «газированную воду».
Если к разбавленному водному раствору хлорида бария ВаС1 2 добавить раствор сульфата калия или магния, образуется белый осадок сульфата бария BaS 0 4 , похожий на творог.
Обладая некоторыми специальными химическими знаниями можно перейти из одного сока в другой Апельсин, лимон, яблоко.
Таня: Опыт № 4 Описание:
Сначала показываем зрителям стакан с раствором дихромата калия, который оранжевого цвета. Потом, добавив щелочь, превращаем «апельсиновый сок» в «лимонный». Затем делаем, наоборот: из «лимонного сока» - «апельсиновый», для этого добавляем немного серной кислоты, затем добавляем немного раствора пероксида водорода и «сок» стал «яблочным».
Даша: Какие вы знаете способы добывания огня? Из зала приводят примеры. Попробуем обойтись без этих средств. В походе может возникнуть ситуация, при которой спички промокли, зажигалка сломалась или потерялась, но это не помеха для человека знакомого с химией, он может разжечь костер без спичек или зажигалки. Сейчас я покажу способ, как это можно сделать.
Аня: Опыт № 5. Костер без спичек
Описание: Участник вечера делает смесь, размером с горошину из кристаллического перманганата калия и концентрированной серной кислоты. Помещаем смесь в фарфоровую чашечку и сверху на нее ложем лучинки (дрова), таким образом, что бы они не касались смеси. Смачиваем ватку обильно спиртом и выдавливаем каплю спирта на смесь. Костер загорается.
Сущность опыта – происходит энергичное окисление спирта кислородом, который выделяется при взаимодействии серной кислоты с перманганатом калия. Выделяющееся при этой реакции тепло зажигает костер.
Заира: Опыт № 6. «Золотой нож».
Описание: Приготовить, очищенный наждачной бумагой железный нож. Этот нож опустить в концентрированный раствор сульфата меди. Нож становится «золотым».
Аня: Опыт № 7. «Получение вина и молока». Описание:
Получение вина – взаимодействие фенолфталеина и щелочи;
получение молока – взаимодействие серной кислоты и хлорида бария.
Даша: Опыт № 8. Описание:
Участник вечера высыпает в стакан, поставленный на блюдце, сахарную пудру (30 г), туда же вливает 26 мл концентрированной серной кислоты и перемешивает смесь стеклянной палочкой. Через 1-1,5 минуты смесь в стакане темнеет, вспучивается и в виде рыхлой массы поднимается над краями стакана.
Сущность опыта – серная кислота отнимает от молекул сахара воду, окисляет углерод в углекислый газ, одновременно образуется сернистый газ. Выделяющиеся газы выталкивают массу из стакана.
Таня: Опыт № 9. Описание:
Участник вечера помещает в фарфоровые чашки ватные тампоны, смоченные этиловым спиртом. На поверхность тампонов он насыпает следующие соли: хлорида натрия, нитрата стронция (или нитрата лития), хлорида калия, нитрата бария (или борной кислоты). На металлической доске или на кусочке стекла участник готовит смесь (кашицу) из перманганата калия и концентрированной серной кислоты. Он берет стеклянной палочкой немного этой массы и касается поверхности тампонов. Тампоны вспыхивают и горят разными цветами: желты, красным, фиолетовым, зеленым.
Сущность опыта – ионы щелочных и щелочноземельных металлов окрашивают пламя в различные цвета.
Дорогие ребята, я так устал и проголодался, что прошу вас разрешить мне немного покушать.
Аня: Ведущий обращается к участнику вечера: - Дай мне, пожалуйста, чай и сухарь.
Участник вечера дает ведущему стакан с чаем и белый сухарь.
Ведущий смачивает сухарь в чае – сухарь синеет.
Ведущий : - Безобразие, ты же меня чуть не отравил!
Участник вечера: - Простите мен, я, наверное, перепутал стаканы.
Сущность опыта – в стакане находился раствор йода. Крахмал, находящийся в сухаре, посинел.
Таня: Опыт № 10. Бежит –растворяется, а остановится – взрывается (химическая загадка) Описание: Поместить чашку в Петри с водой очищенный от оксидных пленок металлический натрий. Кусочек натрия «бегает», уменьшается в объеме и постепенно исчезает. После добавления раствора фенолфтолеина появляется малиновый цвет, характерный для щелочей.
(Заира) По имени Вулкана, бога огня древних римлян, названы огнедышащие горы – вулканы, внезапно просыпающихся и уничтожающие окрест все живое во время страшных извержений. Свои домашние вулканы придумали и химики, самый известный из которых проделал немецкий химик Рудольф Бёттгер. Он получил оранжево-красное вещество и решил испытать его на способность воспламеняться от горячей лучины. Давайте посмотрим, что же произошло
Заира: Опыт № 11. Вулкан Бёттгера: Описание:
Насыпаем немного дихромата калия в фарфоровую чашечку, затем добавляем немного порошка магния, хорошо перемешиваем смесь и формируем в чашечке горкой. Прикасаемся к вершине «вулкана» горящей лучиной. Горящая смесь выбрасывает большое количество искр, это напоминает извержение вулкана. Сам вулкан при этом непрерывно растет и меняет цвет, из оранжевого в зеленый.
Даша: Опыт № 12. Описание:
«Марсианский пейзаж». На плакате, заранее фенолфталеином написать «химия – удивительная наука», а затем при показе опыта бесцветную надпись протереть тампоном, смоченным щелочью. Надпись окрасится в малиновый цвет.
Да, оказывается, все может гореть, но, однако не все может сгорать.
Таня: Опыт № 12. «Несгораемый платок». Описание:
Прополоскать платок в воде, затем слегка отжать и хорошо пропитать спиртом. Платок захватить тигельными щипцами и поджечь его. Спирт вспыхнет, но платок не сгорает.
Хирургия. Некоторые химики научились творить настоящие чудеса, с помощью изготовленной ими же живой воды заживляют раны.
Аня: Опыт № 13. «Хамелеон».
Описание: В стакан налить раствор хромата калия, подкислив несколькими каплями серной кислоты. Помешивая раствор стеклянной палочкой, прилить раствор пероксида водорода: появляется синяя окраска, которая вскоре становится зеленой.
Оперируем без боли, правда, будет много крови.
(Даша читает стишок, Заира проводит опыт)
При каждой операции нужна стерилизация.
Йодом смочим мы обильно, чтобы было все стерильно.
Не вертитесь, пациент! Нож подайте, ассистент!
Посмотрите, прямо струйкой кровь течет, а не вода
Но сейчас я вытру руку – от пореза – ни следа!
Заира: Опыт № 14. «Нанесение раны и ее исцеление».
Описание: Заранее готовили растворы хлорида железа(Ш), тиоцианата калия, фторида лития. Выбрали добровольца, смочите ватку «спиртом» (тиоцианат калия) и протерли ему руку, затем продезинфицировали скальпель, раствором «иода» (хлорид железа (Ш)). Провели «скальпелем»по участку кожи, обработанному «спиртом», и потекла «кровь». После этого «заживляем рану», для этого смачиваем ватку в «живой воде» (раствор фторид лития). «Кровь» исчезнет, а под ней - здоровая кожа.
Мы показали вам лишь некоторые чудеса химии. А закончить наш химический фейерверк хотим гимном химиков:
Нам суждено пролить все то, что льется.
Просыпать то, чего нельзя пролить!
Наш кабинет химическим зовется!
Мы рождены, чтоб химию любить!
Все выше, и выше, и выше
Летит рыжий бром к небесам
И кто этим бромом подышет,
Тот рыжим становится сам!
Закрытие:
Таня: Спасибо за внимание. Наш химический вечер подходит к концу. Ребята мы надеемся, что вам все понравилось и вы по другому взглянули на эту сложную и иногда скучную науку.
До новых встреч дорогие ребята!
