Химия и Химики № 3 2015. Всеукраїнська олімпіада з хімії - 2015 / Всеукраинская олимпиада по химии

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

Окраска пламени и качественный анализ (задание №3)

Способность элементов окрашивать пламя в характерные цвета широко используется в качественном анализе. Для демонстрации было выбрано 9 элементов, которые разбиты на две группы (для облегчения решения задачи). В первую группу включили щелочные металлы, во вторую - все остальные. Разумеется, порядок, в котором будут показаны элементы, не совпадает с тем порядком, в котором они приведены в задании.

Требуется угадать, где что.

Для демонстрации эксперимента использовано не какое-нибудь пламя, а специальная горелка для атомно-эмиссионной спектроскопии с системой подачи исследуемых растворов через капилляр и впрыскивания их в пламя.

Демонстрации:

0. Чистая вода практически не окрашивает пламя.

Первая группа.
1. Желтое пламя.
2. Фиолетовое пламя.
3. Фиолетово-голубое пламя.
4. Карминово-красное пламя.

Вторая группа.
5. Оранжевый (кирпично-красный).
6. Желто-зеленое пламя.
7. Ярко-красный.
8. Сине-зеленый цвет.
9. Сине-фиолетовый цвет.

Кстати, после каждой демонстрации в систему приходилось подавать дистиллированную воду, чтобы вымыть из капилляра остатки раствора предыдущего элемента.

Смотреть Видео (262 Мб, .avi )

Загадочное название (цепь превращений) - задание №4

1. Первое вещество - А находится в колбе. Участникам демонстрируют колбу с сине-голубым раствором.

2. К раствору вещества А прибавляют немного бесцветного раствора - выпадает объемистый голубой осадок (вещество В).

Подсказка: пробирку с прозрачным раствором, который вызвал образование осадка, дают понюхать участникам. Ощущается характерный едкий запах.

3. В колбу с осадком добавляют избыток того самого бесцветного раствора. Осадок растворяется, жидкость в колбе становится темно-синей - вещество С.

4. На колбу с темно-синим раствором надевают гидрозатвор (чтобы уберечь содержимое колбы от действия воздуха). В колбу добавляют прозрачный раствор гидроксиламина. Снова надевают гидрозатвор. Интенсивно-синий раствор в колбе постепенно обесцвечивается, в колбе выделяется газ. Получаем прозрачный и бесцветный раствор - вещество D.

5. Снимаем гидрозатвор, выливаем часть бесцветного раствора D в стакан, перемешиваем. От контакта с воздухом раствор постепенно становится синим - как до добавления гидроксиламина.

Прим. ред.: мешает избыток гидроксиламина в растворе, иначе после переливания в стакан раствор вещества D посинел бы быстро и очень сильно. Способ ускорить посинение раствора - пробулькать через него воздух.

Снова переливаем посиневший раствор в колбу (где остался избыток гидроксиламина), одеваем гидрозатвор, встряхиваем. Раствор снова обесцвечивается.

5. И, наконец, добавляем в колбу с бесцветным раствором D гидразин. Реакция протекает в течение нескольких минут. Заметно выделение газа. Вскоре в колбе можно увидеть образование металлической пленочки и выпадение коричневого осадка - вещество Е (в эксперименте, показанном на видео, осадок всплывает - не удивительно, учитывая выделение газа).

Смотреть Видео (194 Мб, .avi )

Продолжение задания №4

Для того чтобы провести следующий эксперимент, необходим некоторый раствор. К сожалению, приготовить его во время демонстрации проблематично, поэтому раствор был приготовлен заранее. Участникам показывают на экране, как был приготовлен данный раствор.

Берется стаканчик с раствором соли W - прозрачный, бесцветный раствор. При постепенно добавлении к нему раствора аммиака образуется бурый (коричневый) осадок Х. К осадку добавляют аммиак - он постепенно растворяется с образованием прозрачного и бесцветного раствора вещества Y.

Раствор вещества Y находится в маленькой колбе, которую демонстрируют участникам. Во второй колбочке находится раствор гидроксиламина.

Вещество Y, а затем - раствор гидрокисламина выливают в большую круглодонную колбу (в которую предварительно было налито немного дистиллированной воды). Жидкость в колбе сразу же становится темной.

Колбу закрывают. Содержимое перемешивают - стараясь смочить жидкостью стенки. Стенки колбы становятся сначала черными, потом - зеркальными. Все это происходит на глазах у участников - аудитория в восторге.

Для поощрения участников объявили: кто получит больше баллов в этом туре, получит эксклюзивное право сфотографироваться с зеркальной колбой (шутка).

Смотреть Видео (273 Мб, .avi )

Продолжение задания №4

Когда все участники закончили любоваться колбой, показали следующий опыт. В аудитории гасят весь электрический свет.

Бесцветный и прозрачный раствор некоторой соли калия поставили на магнитную мешалку, включили перемешивание и добавили к ней раствор соли W (см. прошлый опыт). Образовался светло-желтый осадок.

Суспензию осадка намазывают кисточкой на лист бумаги (так, чтобы обильно смочить листок суспензией). Далее один экспериментатор берет лист в руки - так, чтобы он был обращен к аудитории, а другой направляет на листок узкий пучок фиолетового света (лазерная указка - ???). Луч рисует на бумаге, оставляя после себя черный след. - Аудитория в восторге.

Продолжение задания №4

В прямоугольный аквариум наливают чистую дистиллированную воду, направляют внутрь аквариума луч красного лазера. Вода не содержит твердых частиц, поэтому луч лазера в ней практически невиден.

В воду добавляют соединение золота - золотохлороводородную кислоту H[AuCl₄] (порядка 160 мг). В первые моменты (когда кристаллики еще не растворились) они ярко отсвечивают в луче лазера. Но когда кристаллики растворились, вспышки почти прекратились (для ускорения растворения на дно аквариума поместили магнитную мешалку). Раствор стал бледно-желтым.

К раствору соли золота добавляют раствор восстановителя, перемешивают - в результате жидкость в аквариуме становится серо-коричневой. Луч лазера становится видимым. Позади аквариума ставят большой фонарь. В ярком свете фонаря видно, что раствор насыщенного рубинового цвета.