Все готово к опыту. При контакте КМnО4 с конц. H2SO4 жидкость окрашивается в зеленый цвет - результат образования марганцевого ангидрида Mn2O7
| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 2 2015 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Химические вулканы В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Перманганатный вулкан (перманганат калия + серная кислота + спирт)
Эксперимент основан на сильных окислительных свойствах оксида семивалентного марганца, который образуется при взаимодействии перманганата калия и концентрированной серной кислоты. Описание химизма процесса вы найдете в статьях, посвященных аналогичным экспериментам [1]: Химический миномет и Самовоспламенение скипидара.
№4 2009 Приступим к опыту. Возьмите несколько грамм перманганата калия КМnО4 и насыпьте ее горкой на керамическую плитку. В центре горки сделайте небольшое углубление "кратер" и капните туда 2-3 капли конц. H2SO4 (не больше!). __________________________________________________ 1 Химический миномет (2 2015) [ссылка], Химический миномет (6 2010) [ссылка], Самовоспламенение скипидара [ссылка]. |
|
Все готово к опыту. При контакте КМnО4 с конц. H2SO4 жидкость окрашивается в зеленый цвет - результат образования марганцевого ангидрида Mn2O7 |
|
В "кратере вулкана" жидкость окрасится в зеленоватый цвет вследствие образования неустойчивого марганцевого ангидрида Mn2O7. Иногда можно видеть выделение пузырьков озонированного кислорода, который образуется при разложении последнего.
Теперь капните 1-3 капли (не больше!) спирта [2] в центр горки. Сразу же произойдет яркая вспышка с выделением "вулканического дыма" - бурого аэрозоля MnO2·nH2O. В данном случае в роли восстановителя выступает спирт, в роли окислителя - оксид марганца (VII) - Mn2O7. Когда будете делать эксперимент, соблюдайте предельную осторожность. Смесь перманганата калия и конц. H2SO4 ведет себя непредсказуемо. Во время опыта может произойти взрыв или неожиданный выброс реакционной смеси, которая содержит концентрированную кислоту. Работайте в защитных очках, чтобы уберечь глаза от брызг кислоты и осколков стекла. В случае упомянутого выше опыта "Химический миномет" отверстие пробирки направьте в сторону от себя и зрителей. С описанными экспериментами связано много ярких воспоминаний. Например, студенты первого курса делали опыт "Химический миномет". Все шло по плану: эксперимент получился очень красиво. Но со временем добавление бумажных шариков перестало вызывать эффект - один из компонентов смеси израсходовался. Вдоволь накидав шариков, студенты добавили в пробирку перманганата - ничего не произошло. Тогда долили еще конц. серной кислоты. Сначала это не вызвало никакого эффекта, но через минуту произошео взрыв: пробирка улетела в одну сторону, а ее содержимое - в другую. Тут как раз пришел преподаватель... - Ну что увидели? А теперь быстро мыть вытяжку! А мыть было что - вся вытяжка была забрызгана смесью серной кислоты и перманганата. Благо, никто не пострадал. Другой случай имел место совсем недавно. Во время съемки данного опыта произошел взрыв, в результате которого кафельную плитку раскололо на четыре части, а смесь рассеяло по всей вытяжке. Слава богу, обошлось. - Несмотря на то, что взрыв произошел возле лица, а защитных очков не было. Причина взрыва: в смесь было добавлено слишком много спирта. Описан случай, когда химик капнул из пипетки смесь KMnO4 / конц. H2SO4 на кусочек красного фосфора. В результате взрыва оторвало носик пипетки. Не трудно догадаться, что все могло кончиться намного хуже. __________________________________________________ 2 Можно взять также: изопропанол, бутанол, глицерин, скипидар и др. |
Извержение "перманганатного вулкана" |
|
|
|
|
|
|
|
При добавлении нескольких лишних капель спирта произошел взрыв. Кафельную плитку раскололо на четыре части. |
|
|
В 1779 г. шведский химик Карл Вильгельм Шееле впервые получил глицерин и назвал полученную жидкость "сладкое масло". Изучая свойства глицерина, он смешал его с кристаллическим перманганатом калия. Неожиданно произошла яркая вспышка.
Теперь этот эффектный опыт осуществляют следующим образом. В фарфоровую чашку или на керамическую плитку насыпают в виде горки тщательно растертый перманганат калия КМnО4. В вершине горки делают небольшое углубление и вносят туда несколько капель безводного глицерина С3Н5(ОН)3. Примерно через одну минуту смесь воспламеняется, при этом происходит вспышка фиолетового цвета, горение сопровождается разбросом раскаленных частиц продуктов реакции. Реакцию можно выразить уравнением: 14КМnО4 + 3С3Н5(ОН)3 = 7K2CO3 + 14MnO2 + 12H2O + 2CO2
Взаимодействие сопровождается выделением большого количества теплоты и газообразных продуктов (СО2, пары воды), которые увлекают за собой горячие твердые частицы диоксида марганца МnО2 и карбоната калия К2CO3. Внешне опыт очень напоминает разложение перманганата калия при добавлении спирта и поджигании (см. выше). Однако, есть и существенная разница - в данном случае смесь воспламеняется самопроизвольно, поэтому не стоит добавлять много глицерина. Получить глицерин из его водного раствора можно аккуратным упариванием. Нагревайте раствор до тех пор, пока не прекратится кипение. Глицерин значительно менее летуч, чем вода, поэтому он почти не будет испаряться. После охлаждения останется вязкая жидкость - безводный глицерин. Соблюдайте осторожность: при слишком сильном нагревании глицерин загорается синим пламенем, кроме того, перегретый глицерин частично переходит в акролеин - вещество с неприятным запахом и слезоточивым действием. |
Вулкан Шееле (воспламенение глицерина при контакте с перманганатом калия) |
|
|
|
|
|
|
С реакцией разложения перманганата калия знакомится каждый, кто начинает изучать химию. Это один из наиболее известных способов получения кислорода в лаборатории: в пробирке с газоотводной трубкой нагревают несколько грамм перманганата, а кислород, который при этом выделяется, собирают в различные сосуды. Реакция протекает спокойно и внешне почти незаметно:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 Существует и другой вариант проведения данной реакции - намного более красивый. Оказывается, разложение перманганата калия может происходить очень бурно. Этот процесс напоминает сильное извержение вулкана. Итак, на керамическую плитку или другую огнестойкую поверхность насыпьте горку из 5-10 г. перманганата калия. Сверху смочите горку 2-3 мл спирта (этилового или изопропилового). Желательно, чтобы весь порошок перманганата был увлажнен спиртом более-менее равномерно, а не только сверху. Теперь подожгите верхнюю часть горки. В первые секунды вы уведите желтое или синеватое пламя спирта. Но скоро появятся первые искры и характерное шипение - это начнется разложение перманганата. Из горки ударит фонтан яркого фиолетово-белого пламени. Появится множество искр, во все стороны полетят горячие частички. Реакция будет постепенно распространяться от центра горки к периферии. В средине твердые продукты реакции раскалятся до желтого свечения, а потом будут медленно остывать. Объяснить происходящее довольно просто: тепло, которое выделилось при горении спирта, нагревает смесь до температуры самопроизвольного разложение перманганата калия. Кислород, который при этом образуется, резко усиливает горение. Если перед опытом к перманганату добавить меньше спирта - пламя станет менее ярким, но более фиолетовым. Не трудно догадаться, что фиолетовый цвет пламени возникает благодаря присутствию калия. |
|
|
|
|
|
|
|