Chemikálie a pom cky: Postup: Princip:

Transkript

1 chlorid železitý FeCl 3, thiokyanatan draselný KSCN, hexakyanoželeznatan draselný K 4 [Fe(CN) 6 ] (žlutá krevní sůl), kyselina salicylová, kádinky, filtrační papír, štětce Připravíme si tři roztoky: 1. 0,5% KSCN, 2. 0,5% K 4 [Fe(CN) 6 ] 3. 0,5% kyselina salicylová. Různé oblasti papíru napustíme připravenými roztoky a necháme uschnout. Na suchý papír píšeme štětcem namočeným v 0,5% roztoku FeCl 3. Pokus využívá vzniku různobarevných sloučenin železitých iontů. Podle toho, kterou sloučeninou je oblast psaní napuštěna, dává inkoust na papíru barvu: červenou (FeCl 3 + KSCN), modrou (FeCl 3 + K 4 [Fe(CN) 6 ] ), růžovofialovou (FeCl 3 + kyselina salicylová).

2 dichroman amonný (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7, azbestová síťka, špejle Na azbestovou síťku navršíme hromádku (2 lžičky) (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7, kterou zapálíme hořící špejlí. tepelný rozklad dichromanu (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 (s) oranžový Cr 2 O 3 (s) + N 2 (g) + 4 H 2 O (g) zelený Vznikající dusík nadnáší částečky Cr 2 O 3 do vzduchu a bezprostředního okolí. Reakce připomíná sopku chrlící popel.

3 hexakyanoželeznatan draselný K 4 [Fe(CN) 6 ] (žlutá krevní sůl), chlorid měďnatý CuCl 2, destilovaná voda, vysoký úzký válec (50 ml), kádinka 3 g K 4 [Fe(CN) 6 ] rozpustíme ve 100 ml destilované vody. Takto připravený roztok žluté krevní soli přelijeme do válce, na jeho dno vhodíme krystalek nebo hrudku CuCl 2. Po krátké době vyrůstá z hnědé kuličky had, který se potahuje hnědou kůží. Vznikající had narůstá, v úzkém válci nemůže padnout. Chlorid měďnatý se v roztoku žluté krevní soli okamžitě potáhne hnědou vrstvičkou nerozpustného hexakyanoželeznatanu měďnatého Cu 2 [Fe(CN) 6 ]. Polopropustná vrstva hexakyanoželeznatanu měďnatého umožňuje malým molekulám vody, aby pronikly k CuCl 2 a rozpouštěly ho. Tím vzniká uvnitř uzavřeného prostoru přetlak. Slabá blanka hexakyanoželeznatanu měďnatého praskne a ven se vylije trochu roztoku CuCl 2, ten se okamžitě potahuje hnědým hexakyanoželeznatanem měďnatým a proces se opakuje. K 4 [Fe(CN) 6 ] + 2 CuCl 2 Cu 2 [Fe(CN) 6 ] + 4 KCl

4 VODNÍ HAD

5 oxid chromitý Cr 2 O 3, sacharosa (cukr krupice), hydrogenuhličitan sodný NaHCO 3 (jedlá soda), ethanol C 2 H 5 OH, větší porcelánová miska, třecí miska s tloučkem, filtrační papír, špejle Oxid chromitý nasypeme do větší porcelánové misky a uprostřed hromádky vyhloubíme důlek. Smícháme cukr krupici s jedlou sodou v poměru 9:1. Tuto směs rozmělníme v třecí misce najemno. Takto připravenou směs nasypeme do vyhloubeného důlku v oxidu chromitém a celou misku podložíme archem filtračního papíru. Ethanolem (15-20 ml) rovnoměrně navlhčíme oxid chromitý (směs cukru se sodou musí zůstat suchá) a opatrně zapálíme hořící špejlí. Po chvilce hoření začne v misce vyrůstat had.

6 spalování organických látek Tělo hada je tvořeno uhlíkem vznikajícím při spalování cukru. Růst hada je způsoben vytlačováním produktů spalování oxidem uhličitým. Poznámka: Oxid chromitý lze nahradit jemným popelem.

7 manganistan draselný KMnO 4, odměrný válec (vysoký), zkumavka, špejle Ve vodorovně uložené zkumavce dokonale vyžíháme malé množství KMnO 4 (až neuniká kyslík zkouška doutnající špejlí). Obsah zkumavky vysypeme po velmi malých částech do válce s vodou. žíhání manganistanu 2 KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 hydrolýza mangananu 3 K 2 MnO H 2 O 4 KOH + MnO KMnO 4 zelený černý fialový Podle stupně hydrolýzy přechází původní zelená barva roztoku ve fialovou, modrou až nakonec po několika hodinách purpurovou. Přidáním malého množství ethanolu roztok bledne ve žlutooranžové zbarvení. Po okyselení zředěnou kyselinou sírovou vybledne v důsledku přeměny na manganatou sůl Mn 2+.

8 Mn VII O 4 manganistanový anion fialový Mn VI O 2 4 mangananový anion zelený Mn V O 3 manganičnanový anion modrý Mn 3+ manganitý kation červený Mn 2+ manganatý kation světle růžový

9 hydroxid sodný NaOH, fenolftalein (FFT), koncentrovaná kyselina sírová H 2 SO 4, manganistan draselný KMnO 4, síran železnatý FeSO 4, thiokyanatan draselný KSCN, hexakyanoželeznatan draselný K 4 [Fe(CN) 6 ], 7 kádinek Do 7 kádinek si připravíme chemikálie podle následující tabulky: CHEMIKÁLIE MNOŽSTVÍ VÝSLEDNÉ ZBARVENÍ 1. 30% NaOH 2 3 kapky ml dest. H 2 O bezbarvé 2. 0,1% FFT 2 3 kapky červenofialové 3. konc. H 2 SO kapky bezbarvé 4. KMnO 4 1 krystalek fialové nasycený roztok 5. FeSO 4 5 kapek bezbarvé nasycený roztok krvavě kapky KSCN červené nasycený roztok 7. K 4 [Fe(CN) 6 ] 1 2 kapky modré

10 Obsah kádinky č. 1 přelijeme do kádinky č. 2, promícháme a pozorujeme barevnou změnu. Obsah kádinky č. 2 přelijeme do kádinky č. 3, promícháme a takto postupujeme až ke kádince č. 7. Kádinka č. 1 roztok NaOH bezbarvý Kádinka č. 2 FFT je v zásaditém prostředí červenofialový Kádinka č. 3 odbarvení FFT v kyselém prostředí Kádinka č. 4 obarvení roztoku KMnO 4 na fialovo Kádinka č. 5 odbarvení (redukce) KMnO 4 na MnSO 4 MnO H Fe 2+ Mn Fe H 2 O Kádinka č. 6 železité ionty poskytují s thiokyanatanovými krvavě červené zbarvení, vzniká směs komplexních thiokynatanů [Fe(SCN) 3 ], [Fe(SCN)(H 2 O) 5 ] 2+, [Fe(SCN) 6 ] 3 Kádinka č. 7 vznik berlínské modři 4 [Fe(SCN) 3 ] + 3 [Fe(SCN) 6 ] 4 Fe 4 [Fe(SCN) 6 ] SCN

11 octan vápenatý Ca(CH 3 COO) 2, ethanol C 2 H 5 OH, hydroxid sodný NaOH, fenolftalein, voda, kádinka 6g octanu vápenatého rozpustíme ve 20 ml vody, přidáme kapku fenolftaleinu. K tomuto roztoku přidáváme 4% roztok hydroxidu sodného do alkalické reakce roztok zfialoví. Dále přidáme 150 ml ethanolu. Během chvíle roztok ztuhne a takto vzniklý gel můžeme zapálit.

12 ethanol C 2 H 5 OH, voda, bankovka, laboratorní kleště, kádinka, odměrný válec Připravíme si roztok z 1 dílu ethanolu a 1 dílu vody, do kterého namočíme bankovku. Kleštěmi vyjmeme bankovku, zapálíme a rychle s ní máváme. Po chvíli plamen zhasne, bankovka zůstane neporušená. Po zapálení bankovky namočené ve směsi ethanolu a vody hoří v podstatě pouze páry ethanolu, zatímco přítomná voda chladí bankovku a brání jejímu vznícení. POZOR! Nádobu s hořlavinou je nutné po namočení bankovky ihned uzavřít a umístit do dostatečné vzdálenosti od místa, kde se bankovka bude zapalovat! Nikdy se nepokoušejte zapálit bankovku, kterou držíte v ruce! Práce s hořlavinami představuje vždy riziko vzniku požáru!

13 chlorid železitý FeCl 3, thiokyanatan draselný KSCN, destilovaná voda, kádinka Připravíme si 0,5% roztok FeCl 3. Prst, který má být poleptán do krve, předem navlhčíme a naneseme na něj několik krystalků KSCN. Po ponoření prstu do roztoku FeCl 3 z něj okamžitě prýští krev. V pokusu je využito vzniku červené komplexní sraženiny při reakci železitých iontů s thiokyanatany. POZOR! Prst je nutné okamžitě po provedení řádně umýt teplou vodou a mýdlem. Obě použité chemikálie jsou jedovaté!

14 kyselina chlorovodíková HCl, zinek Zn (granule), Erlenmeyerova baňka (200 ml), plechovka, špejle Nejprve si připravíme plechovku, nejvhodnější je hliníková od nápojů (0,33 l). Uprostřed dna vyvrtáme asi 5 mm otvor. Do Erlenmayerovy baňky vložíme několik granulí Zn a přelijeme ml zředěné HCl (1:1) a okamžitě ji přiklopíme připravenou plechovkou, otvor ucpeme prstem. Plechovka se plní vznikajícím vodíkem. Pak plechovku postavíme na špejli (stále dnem vzhůru!), aby se do ní mohl nasávat vzduch. Vodík unikající otvorem zapálíme dlouhou hořící špejlí. Po chvíli se ozve silný výbuch a plechovka vyletí prudce vzhůru. Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 Vznikající vodík uniká otvorem vzhůru a hoří nad plechovkou. Vodík tvoří se vzduchem výbušnou směs. Jakmile se vytvoří výbušná koncentrace, skočí plamen do plechovky a směs naráz vzplane. Tlakem vodní páry je plechovka vymrštěna vzhůru.

15 chlorečnan draselný KClO 3, želatinové bonbony (medvídci), stojan, držák na zkumavky, laboratorní kleště, miska s pískem, zkumavky, kahan. Zkumavku s 5 g KClO 3 upevníme do stojanu a postavíme pod ni misku s pískem (zkumavka s reakční směsí může prasknout nebo se roztavit). Chlorečnan ve zkumavce roztavíme a opatrně do něj vhazujeme kousky želatinových bonbonů (držíme je v kleštích). Chlorečnan draselný je silné oxidační činidlo. Želatinové bonbony obsahují velké množství cukru, který se oxiduje kyslíkem uvolněným z chlorečnanu draselného. Silně exotermická reakce je doprovázena světelnými a zvukovými efekty.

16 kyselina chlorovodíková HCl, vodný roztok amoniaku (hydroxid amonný NH 4 OH), 2 promývačky, gumový balonek, gumové hadičky Zapojíme za sebou 2 promývačky. Do první nalijeme ml konc. HCl, do druhé ml konc. NH 4 OH. Vháníme-li do první promývačky balonkem vzduch, vychází z druhé bílá mlha chlorid amonný. HCl + NH 4 OH NH 4 Cl + H 2 O

17 červené zelí, ethanol C 2 H 5 OH (líh), 2 baňky (250 ml), nálevka, filtrační papír Do baňky nasypeme asi 50 g jemně nakrájeného červeného zelí a přelijeme ml ethanolu. Baňku uzavřeme a uložíme na chladné a především temné místo. Baňkou občas zatřepeme. Po několika hodinách až dnech stání v temnu veškeré barvivo přejde do roztoku. Ten zfiltrujeme a můžeme přímo používat. Antokyany obsažené v červeném zelí se v kyselém prostředí barví purpurově červeně. S rostoucím ph se zabarvení mění k fialovému (ph 7-8) a přes odstíny modré (ph 9-10) k lahvově zelené (ph 12). ph Poznámka: Působením světla indikátor rychle ztrácí svoji účinnost, proto jej uchováváme v hnědých lahvičkách. Výrazně trvanlivější jsou indikátorové papírky. Lihovým roztokem napustíme arch filtračního papíru a volně zavěšený necháme uschnout. Nastříhané proužky uchováváme v uzavřené lékovce v temnu.

18 hydroxid sodný NaOH, destilovaná voda, glukosa, methylenová modř, baňka (1000 ml) Do baňky připravíme roztok z 10 g NaOH a 500 ml destilované vody. V tomto roztoku rozpustíme 10 g glukosy. Přidáme několik kapek methylenové modři (alkoholický nebo vodný roztok) tak, aby po protřepání vzniklo intenzivní modré zbarvení. Roztok se po chvíli stání odbarví, po protřepání se zbarvení obnoví. oxidace a redukce methylenové modři glukosa redukuje methylenovou modř - bezbarvý roztok vzdušný kyslík oxiduje methylenovou modř modrý roztok

19 jodid draselný KI, dusičnan rtuťnatý Hg(NO 3 ) 2, dusičnan stříbrný AgNO 3, kádinky, skleněná tyčinka, kahan Ve 250 ml kádince rozpustíme 2,5 g Hg(NO 3 ) 2 v malém množství vody. Za míchání postupně přidáváme roztok 5 g KI ve 100 ml vody, až se původně vznikající temně červená sraženina jodidu rtuťnatého právě rozpustí na bezbarvý roztok. Zůstane-li část sraženiny nerozpuštěná, oddělíme pro další použití pouze čirý roztok. K tomuto roztoku postupně přidáváme roztok 1,3 g AgNO 3 ve 30 ml vody tak dlouho, dokud vzniká temně žlutá sraženina tetrajodortuťnatanu stříbrného Ag 2 [HgI 4 ], kterou odsajeme a necháme vysušit při laboratorní nebo mírně zvýšené teplotě. Vysušením získáme jasně žlutou sloučeninu, kterou vpravíme do skleněné trubičky a tu zatavíme. Ponořením do horké vody (minimálně 70 C) obsah trubičky zčervená, ochlazením opět zežloutne.

20 Hg(NO 3 ) KI HgI KNO 3 HgI KI K 2 [HgI 4 ] K 2 [HgI 4 ] + 2 AgNO 3 Ag 2 [HgI 4 ] + 2 KNO 3 Ag 2 [HgI 4 ] patří mezi látky (termobarvy), které při změně teploty mění skokem barvu. Tuto vlastnost je možno vysvětlit klasickou teorií barevnosti látek, související s absorpčními spektry ve viditelné oblasti.

21 chlorid železitý FeCl 3, kyselina salicylová, kádinky, filtrační papír, štětce, špejle Připravíme si dva roztoky: 1. 5% FeCl ,5% kyselina salicylová. Na filtrační papír napíšeme tenkým štětcem nebo špejlí text tajné zprávy roztokem kyseliny salicylové a necháme uschnout. Po přetření roztokem chloridu železitého se objeví text zprávy. Pokus využívá vzniku různobarevných sloučenin železitých iontů. FeCl 3 + kyselina salicylová růžovofialové písmo

22 dusičnan olovnatý Pb(NO 3 ) 2, kyselina dusičná HNO 3, jodid draselný KI, destilovaná voda, 2 kádinky, Erlenmeyerova baňka (250 ml), zátka Připravíme si dva roztoky: Roztok A: 100 ml vody + 0,3 g Pb(NO 3 ) 2 (pokud vznikne zákal, přidáme několik kapek kyseliny dusičné) Roztok B: 100 ml vody + 0,3 g KI Roztoky A a B zahřejeme k varu, slijeme do Erlenmayerovy baňky, ochladíme. Uzavřenou baňku obrátíme dnem vzhůru a pozorujeme zlatý déšť. srážecí reakce vytvoří se zlatavé šupinky jodidu olovnatého PbI 2. Pb(NO 3 ) KI PbI KNO 3

23 ocet, školní fixy, filtrační papír (filtr na kávu nebo jiný savý papír), špejle, sklenička od přesnídávky Na proužek filtračního papíru (4x10,5 cm) nakreslíme ve vzdálenosti 1,5 cm od dolního okraje 4 krátké čárky školními fixy (hnědá, fialová, černá, šedá, černá + 1 ze základních barev červená, modrá, žlutá). Do skleničky od přesnídávky nalijeme 0,5 1 cm vrstvu 2% octa (ředění 1 díl octa + 3 díly vody). Přes hrdlo skleničky položíme špejli, na kterou zavěsíme papír s nakreslenými čárkami. Papír musí být namočený v roztoku octa, ale barevné čáry musí být nad hladinou. Kapalina vzlíná nahoru a po několika minutách je patrné, z kterých barev jsou jednotlivé fixy složené.

24 Chromatografie je jedna z metod selektivního dělení směsí. Mezi částicemi pevné látky (tzv. stacionární fáze filtrační papír) protéká plyn nebo kapalina (tzv. mobilní fáze roztok octa), v níž je rozpuštěna dělená směs. Rozpuštěné látky se různě silně vážou na stacionární fázi. Nejdále od startu dojdou barviva, která se nejméně zachytávají na papíře.

25 Sodík Na, toluen, fenolftalein (FFT), odměrný válec (250 ml), Petriho miska, pipeta (100 ml), kádinka (150 ml), laboratorní kleště, filtrační papír, nůž. Do válce nalijeme asi 125 ml vody, přidáme několik kapek FFT a opatrně převrstvíme stejným množstvím toluenu. Do válce vhodíme kousek okrájeného sodíku a přikryjeme Petriho miskou. Sodík klesá toluenem až k vodní hladině, od ní se odrazí a stoupá vzhůru. Takto poskakuje, dokud všechen nezreaguje. Sodík s toluenem nereaguje, klesá dolů. S vodou naopak reaguje velmi prudce a vznikající vodík jej obalí a vystřelí prudce vzhůru. Vodná vrstva se postupně barví růžovofialově FFT vzniká NaOH. 2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH + H 2

26 Peroxid vodíku H 2 O 2, jodid draselný KI, saponát, skleněná vana, 2 odměrné válce 25 ml, odměrný válec 5 ml, Erlenmeyerova baňka (150 ml). Do Erlenmeyerovy baňky nalijeme 10 ml 30% H 2 O 2, přidáme 5 ml saponátu, promícháme a baňku postavíme do skleněné vany. K tomuto roztoku přilijeme 10 ml nasyceného roztoku KI. Velmi rychle a prudce se začne tvořit bohatá pěna zubní pasta pro slony. KI mnohonásobně urychlí rozklad peroxidu vodíku 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2, vznikající kyslík napění saponát a pěna tuhne uvolněným teplem.

27 Hydroxid sodný NaOH, destilovaná voda, glukosa, indigokarmín, baňka (1000 ml), odměrný válec (250 ml). Do baňky připravíme roztok z 5 g NaOH a 250 ml destilované vody. V tomto roztoku rozpustíme 5 g glukosy. Přidáme 3-5 kapek 0,5% vodného roztoku indigokarmínu, promícháme, roztok je nazelenalý. Po chvíli stání roztok zežloutne, pokud jej krouživým pohybem promícháme, zčervená a po intenzivním protřepání zezelená. Celý cyklus lze několikrát opakovat. O H NaO 3 S N N SO 3 Na H O Indigokarmín (disodná sůl kyseliny indigo-5,5 -disulfonové)

28 oxidace a redukce indigokarmínu glukosa redukuje indigokarmín žlutý roztok vzdušný kyslík oxiduje indigokarmín 1. stupeň oxidace červený roztok 2. stupeň oxidace zelený roztok

29 Měděný plech nebo drát, modrá skalice CuSO 4.5 H 2 O, kyselina sírová H 2 SO 4, kádinka (200 ml), kádinka (100 ml), vodiče, zdroj stejnosměrného elektrického proudu (3 V baterie), mince (1, 2 nebo 5 Kč). Minci nejprve očistíme ve zředěné H 2 SO 4 (1:5). Do kádinky s 10% roztokem modré skalice ponoříme 2 elektrody. Katodou záporně nabitou elektrodou je mince, anodou kladně nabitou elektrodou je měděný plech nebo drát. Po připojení elektrod ke zdroji stejnosměrného elektrického proudu se začne mince pokrývat mědí. Elektrolytické pokovování: na katodě se vylučuje Cu redukce Cu e - Cu na anodě se Cu rozpouští oxidace Cu - 2 e - Cu 2+

30 Ukázky komerčně vyráběných kapesních ohřívačů, kádinka (800 ml), vařič. Náplň reverzibilních ohřívačů tvoří např. Na 2 S 2 O 3.5H 2 O nebo CH 3 COONa.3H 2 O. Prohnutím plíšku uvnitř polštářku vznikne krystalizační centrum, dojde k rychlé krystalizaci a při tom se uvolňuje krystalizační teplo. Několikaminutovým ohříváním v horké vodě se náplň opět rozpustí a polštářek je připraven na další použití.

31 Ocet, jedlá soda NaHCO 3, zkumavka, nafukovací balonek. Do nafukovacího balonku nasypeme malou laboratorní lžičku jedlé sody a navlékneme jej na zkumavku s 5 ml octa (~ 8% CH 3 COOH). Balonek se okamžitě plní vznikajícím CO 2. CH 3 COOH + NaHCO 3 CH 3 COONa + H 2 O + CO 2