Муравьиная кислота
| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 7 2014 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Цинк и кислоты ч.1 В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Цинк и муравьиная кислота
В прошлом несколько раз приходилось работать с муравьиной кислотой, но ни разу не видел, как она реагирует с цинком. В отличие от слабой уксусной кислоты муравьиная считается "кислотой средней силы". Если попадание уксусной кислоты на кожу, как правило, не причиняет неудобств, то муравьиная кислота вызывает довольно болезненные ожоги.
Логичным было бы допустить, что муравьиная кислота реагирует с цинком гораздо более бурно, чем уксусная, но я был почти уверен, что и с муравьиной кислотой реакция пойдет вяло - гораздо медленнее, чем с соляной или серной кислотой и практически так же, как и с уксусной. Налил несколько миллилитров муравьиной кислоты в пробирку, добавил гранулы цинка. Началось слабое выделение водорода: от гранул поднимались крохотные пузырьки. Реакция протекала примерно с той же скоростью, что и в случае с уксусной кислотой. Добавил к муравьиной кислоте равный объем воды, реакция значительно ускорилась. Но ведь при разбавлении (т.е., уменьшении концентрации реагирующего вещества) скорость реакции должна уменьшаться? Дело в том, что с цинком реагируют не молекулы муравьиной кислоты, а ионы водорода. Чистая муравьиная кислота диссоциирует слабо. Концентрация ионов водорода в растворе низкая. При разбавлении кислоты водой ее диссоциация растет, в результате концентрация ионов водорода в растворе не уменьшается, а увеличивается. - Несмотря на разбавление кислоты. Еще раз добавил примерно такой же объем воды, как и в первый раз. После нового разбавления кислоты реакция заметно не ускорилась, но и не замедлилась! Аналогичный эффект наблюдается и с уксусной кислотой, в частности, он описан в книге О. Ольгин Опыты без взрывов [ссылка]. "Налейте в пробирку на высоту 1-2 см уксусной кислоты и бросьте в нее несколько кусочков цинка. Цинк надо предварительно очистить, погрузив его секунд на двадцать в раствор соляной кислоты и промыв водой. Уксусная кислота слабая, и цинк растворяется в ней очень медленно - пузырьки водорода еле выделяются. Как ускорить реакцию? Нагреть раствор. Правильно. А нельзя ли иначе? Поступим так: понемногу станем добавлять в пробирку чистую воду, каждый раз хорошо перемешивая. Внимательно последите за пузырьками. Удивительное дело: кислота уже разбавлена вдвое, втрое, а реакция вместо того чтобы замедляться, идет все быстрее! Если вы ставите этот опыт на занятиях кружка, то замените цинк маленьким кусочком магниевой стружки и ничем ее не обрабатывайте. С разбавленной уксусной кислотой магний реагирует еще энергичнее, чем цинк. Такое "исключение" из правила становится понятным, если его хорошо изучить. Наш опыт с уксусной кислотой объясняется следующим образом. Скорость, с которой цинк или магний взаимодействуют с кислотой, зависит от концентрации ионов водорода в растворе. Эти ионы образуются при растворении в воде любой кислоты. Но когда воды мало, слабая уксусная кислота находится в растворе почти исключительно в виде недиссоциированных молекул. По мере разбавления водой все больше молекул уксусной кислоты распадается на ионы, и реакция идет быстрее. Но если добавить слишком много воды, то реакция вновь замедлится, уже по другой причине: из-за сильного разбавления концентрация ионов водорода опять уменьшится. Быстрее всего реагирует с цинком 15%-ная уксусная кислота." Подобным образом, кстати, реагирует с цинком и плавиковая кислота, это заметно даже при разбавлении 40%-й кислоты [1]. Безводный же фтористый водород ведет себя довольно пассивно по отношению ко многим металлам и оксидам, если в нем нет примеси воды. К сожалению, работа с плавиковой кислотой гораздо более опасна, чем работа с уксусной и даже муравьиной кислотой. __________________________________________________ 1 См. статью Плавиковая кислота ч.4. Плавиковая кислота, цинк и вода [ссылка]. |
|
Муравьиная кислота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ускорить реакцию цинка с кислотами-неокислителями можно добавив немного раствора или кристаллов сульфата меди. Ионы меди взаимодействуют с цинком и атомарным водородом, в результате выделяется металлическая медь. Медь образует с цинком гальваническую пару, что ускоряет растворение последнего.
Добавил к муравьиной кислоте сначала раствор сульфата меди, потом - кристаллы сульфата меди. Выделение газа значительно ускорилось, но все равно оно было гораздо медленнее, чем в случае цинка и разбавленной серной кислоты. Медь отлагалась на цинке в виде черного порошка, что выглядело необычно, т.к. в случае серной кислоты медь выделяется в виде коричневой губки - мелкодисперсного порошка меди, но все же не настолько мелкого, чтобы медь выглядела черной (достаточно мелкодисперсные порошки разных металлов черные, более грубодисперсные порошки имеют цвет конкретного металла или сплава - серебристо-белый, красный, желтый и т.д.) Оставил пробирку с кислотой и цинком на выходные. Через два дня медная губка осталась черной, но приобрела коричневый оттенок. Потом - менее, чем через час она стала коричневой, возможно, это связано с вибрациями (в лаборатории начались столярные работы). Непрореагировавшие остатки цинка и медь образовали на дне в сплошную массу, которую оказалось непросто извлечь из пробирки. |
 Цинк и муравьиная кислота (в присутствии сульфата меди) |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 Через два дня |
 |