Перлы буры. Borax bead tests - Химия и Химики № 1 2017

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Перлы буры: хром. Borax bead tests: chromium

В качестве источника хрома использовал бихромат аммония. Бихромат аммония при нагревании легко превращается в оксид трехвалентного хрома, в чем его отличие от бихромата калия, разложение которого при нагревании происходит не так просто.

Сделал перл буры и слегка смочил его в раскаленном виде в оранжевом растворе бихромата аммония. Вынул и покалил. Повторил эту процедуру еще два раза. После охлаждения перл приобрел слабый зеленый оттенок. Снова нагрел перл и на этот раз вымочил его в растворе бихромата аммония, как следует. После прокаливания и охлаждения получился зеленый перл.

Нагрел зеленый перл и опустил его в бихромат - так, чтобы он захватил побольше раствора. Прокалил, снова опустил в бихромат, прокалил, охладил. После охлаждения получился коричневый перл.

Таким образом, если хрома мало, перл получается зеленым, много - коричневым. С окислительным и восстановительным пламенем в этот раз не экспериментировал: просто вносил перл в окислительную зону пропан-бутановой горелки. Позже посмотрел две таблицы: Окраска перлов буры различными элементами [ссылка] и Table of Reactions Obtained with Borax [ссылка]. Согласно обеим таблицам цвет перлов с хромом (остывших) в окислительном пламени: от желто-зеленого до зеленого, в восстановительном - изумрудно-зеленый. (Коричневый цвет никак не противоречит табличным данным, т.к. избыток желто-зеленого пигмента вполне может дать коричневую окраску).

Накалил коричневый перл в пламени и в два захода наплавил на него буру, потом - хорошо прокалил, чтобы уменьшить массовое содержание хрома в перле. В результате получился большой перл, который визуально показался мне зеленым. Но потом - при просмотре видео выяснилось, что этот перл состоит из множества зеленых и коричневых зон, разбросанных по всему перлу как вкрапления.

Мимо воли вспомнил рубины. Рубин - корунд (оксид алюминия), в кристаллической решетке которого небольшая часть атомов алюминия замещена трехвалентным хромом. Атомы хрома ответственны за красную окраску рубина. Чем больше хрома - тем глубже красный цвет. Но при увеличении содержания атомов хрома в корунде выше определенного предела, такой корунд становится зеленым.

Borax bead tests: chromium

Download the Video / Скачать Видео (157 Мб, .avi )

Перлы буры: хром (восстановительное пламя). Borax bead tests: chromium (reducing flame)

Не удержался и сделал перлы буры с хромом в восстановительном пламени. Все-таки фраза "изумрудно-зеленый цвет" звучит красиво.

Для начала приготовил перл из чистой буры в синем пламени горелки Бунзена (подача воздуха в горелку через нижнее отверстие на максимуме). Почему именно в синем? - Оно более горячее, чем желтое коптящее пламя (в котором я собрался потом работать с хромом). Горелка и так грела гораздо слабее, чем польская туристическая горелка на пропан-бутановой смеси (с которой я готовил перлы в окислительном пламени). В результате время, необходимое для формования перла, было гораздо больше. Сначала накаляем петельку, потом - зачерпываем и прилепливаем буру, греем - и так несколько раз. Бура в пламени пенится и вздувается, как попкорн. Потом - сплавляется в белую, мутную каплю. Потом - капля становится прозрачной и бесцветной (воздух уходит из расплава). Бесцветный перл готов.

Делаю пламя коптящим (полностью перекрываю отверстие для подачи воздуха внизу горелки) и горячим перлом касаюсь кристалликов бихромата аммония (на этот раз взял твердое вещество, а не раствор). Вот незадача: кристаллики с шипением начинают разлагаться и отскакивают! После нескольких попыток таки удалось прилепить немного оксида хрома (III) [продукт разложения бихромата аммония] к капле буры.

И тут началось самое скучное: пламя холодное, частички оксида хрома - сравнительно крупные, их взаимодействие с расплавом буры идет медленно. Нечто подобное я и ожидал, поэтому закрепил петельку в пламени, чтобы не держать ее в руках. Грел минут 5, время от времени переворачивал перл (на видео длительные операции частично вырезаны или даны в ускоренном показе). В результате перл окрасился в коричневый цвет, а после охлаждения стал изумрудно-зеленым, но было четко видно, что внутри перл неоднородный: местами цвет интенсивный, местами - слабый. Оксид хрома реагирует с расплавом буры слишком медленно.

Накалил перл в пламени и в этот раз опустил горячий перл в раствор бихромата аммония, сплавил в коптящем пламени. Получился перл: коричневый в горячем состоянии и почти черный - после охлаждения. При ярком освещении было четко видно, что перл интенсивного изумрудно-зеленого цвета. Тоже неоднородный по объему, хотя окраска его была более равномерной, чем в первом случае.

Таким образом, для окраски перлов буры хромом желательно использовать раствор бихромата аммония, а не кристаллы. Во-первых, раствор легко прилипает к капле, во-вторых, после испарения раствора и разложения бихромата аммония образуются более мелкие частички оксида хрома (III), которые распределены по перлу более равномерно (по сравнению со случаем использования кристаллов бихромата аммония).

Borax bead tests: chromium (reducing flame)

Download the Video / Скачать Видео (125 Мб, .avi )