Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
Химия и Химики № 1 2015 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Осмос - раствор сульфата меди (медного купороса) В.Н. Витер |
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
В прошлом номере описан эксперимент с осмосом, роль мембраны в котором выполнял целлофан, а осмотическое давление создавал насыщенный раствор хлорида натрия [1]. Во время эксперимента раствор соли в цилиндре был подкрашен раствором мурексида. Вскоре выяснилось, что краситель легко проходит через мембрану.
Было бы интересно провести аналогичный эксперимент, в котором окрашенным было бы само вещество, которое создает осмотическое давление (т.е. без добавки посторонних красителей). Это позволило бы наблюдать, как растворенное вещество проникает через полупроницаемую мембрану (хотя теоретически сквозь мембрану должны проходить только молекулы воды, но не молекулы растворенного вещества). Например, вместо бесцветного хлорида натрия можно использовать соли металлов с окрашенными катионами. Под рукой оказался сульфат меди. Растворил 6 г медного купороса в 20 мл воды (с небольшим остатком). Раствор перелил в цилиндр для осмоса с целлофановой мембраной, который был ранее использован для осмоса с хлоридом натрия (см. упомянутую статью). Цилиндр поместил в стакан с водой. __________________________________________________ 1 См. статью Осмос [ссылка] |
Навеска сульфата меди (медного купороса) |
Процесс растворения медного купороса |
Цилиндр для осмоса с целлофановой мембраной |
Цилиндр с раствором |
Начало эксперимента |
Уже через 20 мин стало заметно поднятие раствора на 1 мм, через час - на 5 мм. Через 2 часа раствор в цилиндре поднялся примерно на 10 мм, причем стало заметно, что вода в стакане окрасилась в голубой цвет. Окраска была пока слабой - ее практически не видно на фото, но слабый голубой цвет воды в стакане был четко заметен при непосредственном наблюдении. Таким образом, катионы меди проходят сквозь целлофановую мембрану из цилиндра в стакан.
Через 18 часов (на следующее утро) раствор в цилиндре поднялся на 50 мм, уровень жидкости в стакане чуть упал (что было видно по метке на цилиндре). Жидкость в стакане разделилась на два слоя: нижний слой был голубым, верхний слой - бесцветным (визуально). Граница раздела проходила на уровне целлофановой мембраны. Через 48 часов (через два дня) высота раствора сульфата меди в цилиндре - 60 мм, жидкость в стакане сильно окрасилась (снизу), по-прежнему 2 слоя. Через 72 часа (через три дня) - без изменений. Через четыре дня было отмечено начало падения уровня раствора медного купороса в цилиндре (до 57 мм). За счет диффузии сульфата меди через мембрану концентрации растворенного вещества в цилиндре и стакане стали выравниваться, в результате разница осмотических давлений между раствором в цилиндре и раствором в стакане должна постепенно упасть до нуля. Другими словами, уровень раствора в цилиндре должен постепенно снизиться до уровня в начале опыта (ему соответствует метка на цилиндре). Оставил установку в лаборатории на новогодние праздники, пришел только через 19 дней (считая от начала опыта). Уровень раствора в цилиндре действительно упал почти до метки, но уровень раствора в стакане также упал примерно на 1 см (видимо, за счет испарения, т.к. цилиндр был накрыт неплотной пробкой, а стакан - нет; если бы в лаборатории не было холодно, испарение воды было бы гораздо интенсивнее). Таким образом, небольшая разница уровней между цилиндром и стаканом сохранилась. Раствор в стакане выглядел визуально однородным - разделение жидкости в стакане на два слоя исчезло. По интенсивности окраски растворы в цилиндре и стакане были одинаковыми - т.е. диффузия практически выровняла концентрации сульфата меди по обе стороны мембраны, а также - во всем объеме стакана. |
Прошло 40 минут |
Прошло 70 минут |
Прошло 70 минут |
Прошло 2 часа |
Прошло 2 часа |
Прошло 2 часа. Раствор в стакане приобрел голубой оттенок (на фото этого не заметно, но вживую было видно четко)
|
48 часов |
48 часов |
48 часов |
48 часов |
48 часов |
3 суток |
3 суток |
3 суток |
19 суток |
19 суток |