Получение амальгамы кальция (электролиз хлорида кальция с ртутным катодом)
| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 3 2015 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Получение амальгамы кальция (электролиз хлорида кальция с ртутным катодом). Реакция амальгамы кальция с водой. Влияние графита В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
После опытов по получению амальгамы натрия и калия электролизом водных растворов соответствующих хлоридов [1] решил получить амальгаму кальция. Точнее, первоначально я планировал получить амальгаму бария, но подумал, что более благоразумно будет "потренироваться" на хлориде кальция.
Эксперимент проводил аналогично упомянутым статьям. Хлорид кальция был технический (гранулы для эксикаторов), на вид - слегка желтоватый (вероятно, из-за примесей железа). Приготовил и профильтровал насыщенный раствор. Жидкость получилась желтоватой и немного мутной. Вязкость визуально выше, чем у воды. Взял 40 мл раствора и около 100 г ртути. Мембрана - целлофановая пленка, в которой проделал тонкой иглой 3 отверстия. Первая неприятность была с железным электродом в стеклянной трубке, который подводил ток к слою ртути. Вокруг трубки и железной проволочки образовалась оболочка ("шуба") из раствора хлорида кальция, которая не исчезала при погружении электрода в ртуть. По этой причине в процессе опыта иногда нарушался контакт (в т.ч. - необратимо). При напряжении выше 2 В на ртутном катоде началось активное выделение газа, ртуть "бурлила", выделение газа на графитовом аноде было слабее. При увеличении напряжения выделение газа на аноде значительно усилилось, на ртутном катоде - умеренно увеличилось. В слое ртути появилось много крупных пузырьков, из-за чего она стала напоминать "металлический сыр". Раствор в ячейке скоро стал мутным, поэтому наблюдать за интенсивностью выделения газа было трудно. Все же было заметно, что на ртутном катоде выделялось много газа, а над графитовым анодом газ стал желто-зеленым (хлор). Соотношения напряжения и силы тока были следующими:
Электролит в ячейке постепенно становился черным. Возможно, это из-за присутствия в растворе железа, возможно, это была суспензия графита (из-за разрушения графитового анода). В катодном пространстве стала образовываться устойчивая пена. Газ (водород) на катоде выделялся активно. Слой ртути тем временем представлял собой "металлический сыр", причем амальгама оставалась жидкой. Через 20-25 минут я прекратил эксперимент, поскольку продолжать его не имело смысла - учитывая активное выделение водорода на ртутном катоде (вместо восстановления катионов кальция Ca2+ и накопления металлического кальция в ртути происходит восстановление воды до водорода H2). Оказалось, что в процессе электролиза целлофановая мембрана не просто порвалась, а "разлезлась". - Хлор и насыщенный раствор хлорида кальция ее угробили. Однако амальгама кальция получилась: после промывки слоя ртути дистиллированной водой от хлорида кальция и черной суспензии ртуть выделяла из воды водород - значит, в ней был растворен металлический кальций. Второй раз провел эксперимент, использовав двойную мембрану из стеклоткани. Объем раствора хлорида кальция - около 50 мл. Время электролиза - 30 мин. Результат аналогичен первому опыту (включая почернение электролита), хотя в процессе опыта мембрана не была повреждена. В отличие от целлофана, стеклоткань непрозрачна, что дополнительно затруднило наблюдение. Соотношение напряжения и силы тока, который проходил через электролизер, были примерно такими же, как и в первом опыте. __________________________________________________ 1 Получение амальгамы натрия (электролиз хлорида натрия с ртутным катодом). Реакция амальгамы натрия с водой [ссылка - ч.1], [ссылка - ч.2] [ссылка - ч.3]; Получение амальгамы калия (электролиз хлорида калия с ртутным катодом). Амальгама аммония (получение из амальгамы натрия) [ссылка], |
|
Получение амальгамы кальция (электролиз хлорида кальция с ртутным катодом) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После второго эксперимента отмыл амальгаму кальция от черной суспензии и залил дистиллированной водой. Началось выделение пузырьков водорода - не такое интенсивное, как в случае амальгамы натрия или калия, но все равно активное. Вскоре раствор стал бело-мутным (поскольку гидроксид кальция растворим мало - в отличие от гидроксидов натрия и калия), но со временем частички гидроксида кальция стали более крупными и осели на дно, в результате мутность раствора уменьшилась.
Попробовал рН раствора универсальной индикаторной бумажкой. Получилось 8-9, но позже выяснилось, что бумажка врет (такое бывает - целые партии чешских индикаторных бумажек бракованные). Спиртовый раствор фенолфталеина при добавлении к воде с амальгамой сразу же дал малиновую окраску. На графите перенапряжение выделения водорода гораздо меньше, чем на ртути. Опустил в сосуд с водой и амальгамой кальция графитовый стержень (который до этого служил электродом в ячейке). Результат был прогнозируемым, но такого я не ожидал. В том месте, где графит опустился в ртуть, началось "кипение" - активное выделение больших пузырьков водорода. Вскоре "закипела" вся ртуть, в т.ч. и в тех местах, что были далеко от графитового стержня. Вода превратилась в белую суспензию (из пузырьков водорода и частичек гидроокиси). Вынул графитовый стержень из стакана, но "кипение" не прекратилось! Похоже, что интенсивность выделения водорода только нарастала. Вскоре пузырьки водорода стали крупными, выделение каждого пузырька сопровождалось "фонтанчиком" мути (частиц гидроксида кальция). Примерно после часа наблюдения водород все еще активно выделялся. Оставил стаканчик с водой и амальгамой кальция на ночь. |
Реакция амальгамы кальция с водой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|