35. Фонтан у банці.

Посудину (наприклад, круглодонну колбу) місткістю приблизно 1л заповніть газоподібним хлороводнем або амоніаком. Для цього в пробірку з газовідвідною трубкою помістіть солі твердих амоній хлориду 2,5г з натрій гідроксидом 1,8г й додайте 1-2 краплі води (для отримання амоніаку) або натрій хлорид 2,6г з концентрованою і сульфатною кислотою 2мл.

NH₄Cl+NaOHNH₃+NaCl+H₂О

NaCl+H₂SО₄HCl+NaHSО₄.

Газовідвідну трубку спрямуйте в заготовлену посудину, щоб зібра­ти газ, який виділяється. При цьому, якщо потрібно збирати амоніак, газовідвідна трубка має бути спрямована вгору (оскільки амоніак легший за повітря), і навпаки, якщо потрібно збирати хлороводень, то газовідвідна трубка має бути спрямована вниз.

Після наповнення посудини газом горло посудини щільно закрий­те пробкою з прямою газовідвідною трубкою і кінець трубки опустіть у банку, наповнену водою. Для більшого ефекту досліду воду в банці можна підфарбувати, капнувши в неї кілька крапель розчину фенол­фталеїну або лакмусу. Унаслідок хорошої розчинності амоніаку та хлороводню у воді в посудину, наповнену газом, упорскується з си­лою вода й через наявність індикатора забарвлюється у відповідний колір.

36. Рідкий хамелеон.

Сполуки мангану мають різне забарвлення. Щоб переконатися в цьому, налийте в пробірку 3мл насиченого розчину калій перман­ганату КМnO₄ та 1мл 10%-го розчину лугу NaOH. До утвореної суміші при перемішуванні додайте 10-18 крапель розбавленого роз­чину натрій сульфіту Na₂SО₄ до отримання зеленого забарвлення. При інтенсивному перемішуванні зелений розчин стає синім, потім фіолетово-малиновим.

Поява зеленого забарвлення свідчить про утворення К₂МnO₄ унаслідок хімічної реакції:

2KMnO₄+2NaOH+Na₂SO₃2K₂MnO₄+Na₂SO₄+Н₂O

Синє забарвлення властиве малостійкому аніону [МnO₄]^3- , який на повітрі окиснюється знову до фіолетово-малинового перманганату. Слід враховувати те, що при надлишку натрій сульфіту або при неста­чі гідроксиду лугу манганат не утворюється.

37. Хімічний годинник.

І спосіб.

Розчиніть два кремені для запальничок у 12мл розбавленої (1:2) сульфатної або нітратної кислоти (при розбавленні кислоту наливати у воду). При цьому в кислоті розчиниться пірофорний сплав заліза із церієм, з якого виготовляють кремені. В іншому стакані розчиніть 4г лимонної кислоти в 10мл гарячої води й додайте 1,7г калій бро­мату КВrО₃, після чого нагрівайте до повного розчинення речовин.

Перший розчин вилийте в другий і перемішайте. Відразу ж з'явиться світло-жовте забарвлення, яке через 20 секунд зміниться на темно-коричневе, а потім знову стане жовтим. При температурі 45°С таку зміну кольору можна спостерігати 2-3 хвилини, у холодному роз­чині чергування не буде чітким. За якийсь час розчин помутніє (ут­ворюється дибромацетондикарбонова кислота) і почнуть виділятися бульбашки вуглекислого газу.

ІІ спосіб.

Звичайні хімічні реакції протікають дуже швидко й, як правило, починаються відразу ж після змішування реагентів. Проте із цього правила є винятки. Реакційна суміш може залишатися якийсь час безбарвною, а потім миттєво забарвитися. Хочете — через п'ять се­кунд, хочете — через десять; ви самі можете поставити «хімічний годинник» на необхідний час.

Приготуйте два розчини. Склад першого: 3,9г калій йодату КІО₃ на літр води. Склад другого: 1г натрій сульфіту Na₂SО₃, 0,94г концентрованої сульфатної кислоти (обережної) і небагато, кілька мілілітрів, крохмального клейстеру — так само на літр води. Обидва розчини безбарвні й прозорі.

Відміряйте по 100мл обох розчинів і швидко, краще при перемішуванні, налийте другий у перший. Дослід зручніше проводити уд­вох — нехай ваш товариш одразу ж починає відлік часу за секундоміром або за годинником із секундною стрілкою. Через шість-вісім секунд (точний час залежить від температури) рідина миттєво забар­виться в темно-синій, майже чорний, колір.

Тепер відміряйте заново 100мл другого розчину, а 50мл першого розбавте водою рівно вдвічі. Із секундоміром у руках ви переконаєте­ся, що час, який минув з моменту зливання розчинів до їхнього забарвлення, теж збільшиться вдвічі.

Нарешті змішайте 100мл другого розчину з 25мл першого, розбавленого водою вчетверо, тобто до тих же 100мл. «Хімічний годинник» працюватиме в чотири рази довше, ніж у першому досліді.

Цей дослід демонструє один з фундаментальних хімічних за­конів – закон діючих мас, згідно з яким швидкість реакції пропор­ційна концентраціям речовин, що реагують. Але ось у чому питання: чому розчини забарвлюються миттєво після паузи, а не рівномірно й поступово, як цього слід чекати?

Сульфатна кислота в розчині витісняє йодат- і сульфіт-іони з їх­ніх солей. При цьому в розчині утворюється йодоводнева кислота, але живе вона недовго й відразу вступає у взаємодію з йодну ватою кислотою. Як наслідок, виділяється вільний йод, саме він і дає кольорову реакцію з крохмалем.

Якби все відбувалося саме так, то розчин темнів би поступово, у мі­ру виділення йоду. Проте паралельно відбувається ще один процес: сульфітна кислота H₂SО₃ реагує з вільним йодом і знов утворюється йодоводнева кислота. Ця реакція йде швидше, аніж попередня, і йод, не встигнувши забарвити крохмаль, знову відновлюється.

Виходить, що забарвлення не повинне з'явитися зовсім? Зверніть увагу: в ході реакції сульфітна кислота безперервно витрачається, і щойно вона вся перетвориться на сульфатну, йоду вже ніщо не зава­жатиме реагувати з крохмалем. І тоді розчин миттєво забарвиться по всьому об'єму.

Розбавляючи розчин удвічі й учетверо, ви зменшували концен­трацію калій йодату, і швидкість реакції зменшувалася пропор­ційно.