L'età di ferru - Parte 3

L'ultimu prublema nantu à u metalu numeru unu di a nostra civilizazione è e so rilazioni. L'esperimenti fatti finu à avà anu dimustratu chì questu hè un sughjettu interessante per a ricerca in u laboratoriu di casa. L'esperimenti d'oghje ùn saranu micca menu interessanti è ci permettenu di piglià un ochju diversu à certi aspetti di a chimica.

Unu di l'esperimenti in a prima parte di l'articulu era l'ossidazione di un precipitatu verdudu di l'idrossidu di ferru (II) à l'idrossidu di ferru marrone (III) cù una suluzione di H₂O₂. U perossu di l'idrogenu si decompone sottu a influenza di parechji fatturi, cumprese i composti di ferru (bubbles d'ossigenu sò stati scuperti in l'esperimentu). Aduprate stu effettu per vede ...

...Cumu funziona un catalizzatore ?

sicuru accelera a reazione, ma - vale a pena ricurdà - solu ciò chì pò accade in cundizzioni dati (ancu qualchì volta assai lentamente, ancu imperceptibly). Ci hè, però, una dichjarazione chì un catalizzatore accelera una reazione, ma ùn participa micca in questu. Hmm... perchè aghjunghje à tuttu? A chimica ùn hè micca magica (a volte mi pare cusì, è "negru" per boot), è cù un esperimentu simplice vi vede u catalizzatore in azzione.

Prima preparanu a vostra pusizione. Averete bisognu di una tavola per mantene a tavula da spilling, guanti protettivi è occhiali o una visiera. Avete trattatu cù un reattivu causticu: perhydrol (soluzione 30% di perossu di l'idrogenu H).₂O₂) è solu solu di cloruru di ferru (III) FeCl₃. Attu sàviu, in particulare cura di i vostri ochji: a pelle di e vostre mani brusgiate cù pehydrol regenerates, ma i vostri ochji ùn anu micca. (1).

2. L'evaporatore à manca cuntene solu l'acqua, à a diritta - acqua cù l'aghjuntu di perhydrol. Versate una suluzione di ferru (III) in i dui

3. U prugressu di a reazzione, dopu a so cumpiimentu, u catalizzatore hè rigeneratu

Pour in un evaporatore di porcellana è aghjunghje duie volte l'acqua (a reazzione si trova ancu cù perossu di l'idrogenu, ma in u casu di una suluzione 3% l'effettu hè pocu notu). Avete circa 10% solu suluzione H₂O₂ (perhydrol cummerciale hè stata diluita 1: 2 cù l'acqua). Pour abbastanza acqua in u sicondu evaporatore per chì ogni cuntinuu cuntene a listessa quantità di liquidu (questu serà u vostru quadru di riferimentu). Avà aghjunghje 1-2 cm à i dui steamers.³ Soluzione 10% FeCl₃ è fighjate a prova cù cura (2).

In l'evaporatore di cuntrollu, u liquidu hè giallu per via di ioni Fe idratati.³⁺. Per d 'altra banda, assai succede in un vasu cù perossu di l'idrogenu: u cuntenutu diventa marrone, u gasu hè liberatu intensamente, è u liquidu in l'evaporatore diventa assai caldu o ancu bolle. A fine di a reazzione hè marcata da a cessazione di l'evoluzione di u gasu è u culore di u cuntenutu cambiendu à u giallu, cum'è in u sistema di cuntrollu (3). Eri solu un testimone funziunamentu di cunvertitore cataliticu, sapete chì cambiamenti sò accaduti in u bastimentu?

U culore marrone vene da cumposti di ferru ferru, chì sò furmati com'è u risultatu di a reazzione:

U gasu chì hè intensamente emessu da l'evaporatore hè, sicuru, l'ossigenu (pudete verificà s'ellu a torch smoldering cumencia à brusgià sopra a superficia di u liquidu). In u passu prossimu, l'ossigenu liberatu in a reazzione sopra oxidizes i cationi Fe.²⁺:

Ioni Fe rigenerati³⁺ tornanu à participà à a prima reazione. U prucessu finisci quandu tuttu u perossu di l'idrogenu hè stata utilizata, chì vi vede quandu u culore giallu torna à u cuntenutu di u vaporizzatore. Quandu multiplicate i dui lati di a prima equazione per dui è aghjunghje à u latu di a seconda, è dopu annullà i termini simili nantu à i lati opposti (cum'è in una equazione matematica normale), avete l'equazione di reazione di distribuzione H.₂O₂. Nota chì ùn ci hè micca ioni di ferru, ma per indicà u so rolu in a cunversione, scrivite sopra à a freccia:

U perossu di l'idrogenu si decompone ancu spontaneamente secondu l'equazioni sopra (ovviamente senza ioni di ferru), ma stu prucessu hè abbastanza lento. L'aghjunzione di un catalizzatore cambia u mecanismu di reazzione à quellu chì hè più faciule da implementà è per quessa accelerà tutta a trasfurmazioni. Allora perchè l'idea chì u catalizzatore ùn hè micca implicatu in a reazione? Probabilmente perchè hè rigeneratu durante u prucessu è resta invariatu in a mistura di prudutti (in l'esperimentu, u culore giallu di Fe (III) ioni appare prima è dopu a reazione). Allora ricordate chì u catalyseur participa à a reazzione è hè a parte attiva.

Per i prublemi cù H.₂O₂

4. Catalase decompose perossu di l'idrogenu (test tube à manca), aghjunghjendu una suluzione EDTA distrugge l'enzyme (test tube à a diritta)

L'enzimi sò ancu catalizzatori, ma agiscenu in e cellule di l'organi viventi. A natura hà utilizatu ioni di ferru in i centri attivi di l'enzimi, accelerà e reazzioni d'ossidazione è di riduzzione. Questu hè duvuta à i cambiamenti ligeri digià citati in a valenza di ferru (da II à III è vice versa). Unu di sti enzimi hè catalase, chì prutegge e cellule da u pruduttu altamente tossicu di trasfurmazioni di l'ossigenu cellulare - perossu di l'idrogenu. Pudete facilmente ottene catalase mashing patate è aghjunghje l'acqua à e purè di patate. Lasciate a sospensjoni per affundà à u fondu è scacciate u supernatant.

Pour 5 cm in u test tube.³ extracte di patata è aghjunghje 1 cm³ perossu di l'idrogenu. U cuntenutu hè assai spumosu è pò ancu "esce" da u tubu di teste, cusì pruvate nantu à una tavola. Catalase hè una enzima assai efficace; una molècula di catalase pò scumpressà finu à parechji milioni di molécule H in un minutu.₂O₂.

Dopu à versà l'extract in un second tubu di teste, aghjunghje 1-2 cm³ A suluzione EDTA (acidu edeticu di sodiu) è u cuntenutu sò mischiati. Sè aghjunghje una parte di perossu di l'idrogenu avà, ùn vede micca alcuna descomposizione di u perossu di l'idrogenu. U mutivu hè a furmazione di un cumplessu assai stabile di ioni di ferru cù EDTA (questu reagentu reagisce cù assai ioni di metalli, chì hè utilizatu per a so determinazione è a rimozione di l'ambiente). Cumminazione di ioni Fe³⁺ cù EDTA bluccatu u situ attivu di l'enzyme è, dunque, catalase inactivated (4).

Anelli di nozze di ferru

In a chimica analitica, l'identificazione di parechji ioni hè basatu annantu à a furmazione di precipitati pocu solubili. In ogni casu, un sguardu rapidu à a tavola di solubilità mostrarà chì l'anioni di nitrate (V) è nitrate (III) (i sali di l'antica sò simpliciamente chjamati nitrati, è l'ultimi - nitriti) praticamenti ùn formanu micca un precipitatu.

U sulfate di ferru (II) FeSO vene à a salvezza in a rilevazione di questi ioni.₄. Preparate i reagenti. In più di stu sali, avete bisognu di una suluzione cuncentrata di l'acidu sulfuricu (VI) H₂SO₄ è una suluzione diluita di 10-15% di questu acidu (attenti à diluting, pouring, sicuru, "acidu in acqua"). Inoltre, i sali chì cuntenenu anioni rilevati, cum'è KNO₃, Nanu₃, Nanu₂. Preparate una suluzione cuncentrata di FeSO.₄ è suluzioni di sali di i dui anioni (dissolve un quartu di cucchiara di salinu in circa 50 cm³ acqua).

5. Risultatu pusitivu di a prova di l'anellu.

I reagenti sò pronti, hè ora di sperimentà. Pour 2-3 cm in dui provetti³ Soluzione FeSO₄. Allora aghjunghje uni pochi di gocce di suluzione concentrata N.₂SO₄. A l'aide d'une pipette, recueillir une aliquote d'une solution de nitrite (comme NaNO₂) è pour in modu chì scorri in u muru di u tubu di prova (questu hè impurtante!). In u listessu modu, pour in parte di a suluzione di nitrate (per esempiu, KNO₃). Se fate cura di e duie suluzioni, i circles marroni appariscenu nantu à a superficia (da quì u nome cumunu per questa prova - reazione anellu) (5). L'effettu hè interessante, ma avete u dirittu di esse disappuntu, forse ancu indignatu (Questa hè una prova analitica, dopu tuttu? I risultati sò listessi in i dui casi!).

Tuttavia, pruvate un esperimentu più. Questa volta, aghjunghje a suluzione H diluita à i provetti chì cuntenenu a suluzione di ferru (II) di salitu.₂SO₄. Dopu avè introduttu suluzioni di nitrati è nitriti (cum'è prima), vi vede un risultatu pusitivu in un solu provettu - quellu cù a suluzione NaNO.₂. Questa volta ùn avete micca riservà l'utilità di a prova di l'anellu: a reazione in un ambiente pocu àcitu permette à i dui ioni per esse chjaramente distinti.

U mecanismu di reazzione hè basatu annantu à a descomposizione di i dui tipi di ioni di nitrati cù a liberazione di l'oxidu di nitrogenu (II) NO (in questu casu, l'ioni di ferru hè oxidatu da dui à trè cifre). A cumminazzioni di l'ione Fe(II) cù NO hà un culore marronu è dà un culore à l'anellu (se a prova hè fatta currettamente, solu mischjendu e suluzioni, uttene solu un culore scuru di u provettu, ma - duvete ammette - ùn serà micca un effettu cusì interessante). In ogni casu, a descomposizione di ioni di nitrati richiede un mediu di reazzione fortemente acidu, mentre chì i nitriti necessitanu solu acidificazione ligera, da quì i differenzi osservati in a prova.

Ferru in u serviziu secretu

A ghjente hà sempre avutu qualcosa da ammuccià. A creazione di u ghjurnale hà ancu implicatu u sviluppu di metudi per a prutezzione di tali informazioni trasmesse - criptografia o ammuccià u testu. Una varietà di tinta simpatica hè stata inventata per l'ultimu metudu. Quessi sò i sustanzi chì vi facianu fà l'inscription ùn hè micca visibilein ogni modu, hè revelatu sottu a influenza, per esempiu, di riscaldamentu o trattamentu cù una altra sustanza (sviluppatore). Fà una bella tinta è u so sviluppatore ùn hè micca difficiule. Hè abbastanza per truvà a reazione chì pruduce un pruduttu culuratu. Hè megliu chì a tinta stessu hè incolore, allura l'inscription fatta da ellu serà invisibule nantu à un sustrato di ogni culore.

I composti di ferru facenu ancu tinta attrattiva. Dopu avè realizatu e teste descritte prima, suluzioni di ferru (III) è di cloru di FeCl ponu esse pruposti cum'è tinta simpatica.₃, tiocianur di potassiu KNCS è ferrocianur di potassiu K₄[Fe(CN)₆]. In a reazione FeCl₃ cù u cianuru diventerà rossu, è cù u ferrocyanide diventerà blu. Sò megliu cum'è tinta. suluzione di thiocyanate è ferrocyanidepostu ch'elli sò incolori (in l'ultimu casu a suluzione deve esse diluted). L'inscription hè fatta cù una suluzione FeCl gialla.₃ hè visibile nantu à carta bianca (salvo chì a carta hè ancu gialla).

6. A mascara di dui toni hè bona

7. Inchiostru simpaticu à l'acidu salicilicu

Preparate suluzioni diluted di tutti i sali è utilizate una spazzola o match per scrive nantu à e carte cù una suluzione di cianuru è ferrocyanide. Aduprate una spazzola diversa per ognunu per evità di contaminazione di i reagenti. Quandu si secca, portate guanti protettivi è umidificate a lana di cuttuni cù a suluzione FeCl.₃. Soluzione di cloruru di ferru (III). corrosive è lascia spots gialli chì diventanu marroni cù u tempu. Per questu mutivu, evite micca di tinghje a vostra pelle è l'ambiente cun ellu (fate l'esperimentu nantu à una tavola). Aduprate un bastone di cuttuni per toccu un pezzu di carta per ammintà a so superficia. Sutta l'influenza di u sviluppatore, appariranu lettere rosse è blu. Pudete ancu scrive cù e duie tinte nantu à una foglia di carta, allora l'inscription aperta serà di dui culori (6). L'alcohol salicylic (una suluzione di 2% di l'acidu salicylic in l'alcool) hè ancu adattatu cum'è tinta blu (7).

Questu cuncludi un articulu di trè parti nantu à u ferru è i so cumposti. Avete scupertu chì questu hè un elementu impurtante, è in più, vi permette di fà assai esperimenti interessanti. Tuttavia, avemu sempre focu annantu à u tema "ferru", perchè in un mesi scuntrà u so peghju nemicu - currusioni.

Vede ancu: