Окислювально-відновні реакції: мисливці і видобуток

1. 1. Потрібно агресор
2. 2. Він окисляє воду
3. 3. Блакитне холодну полум'я
4. 4. Підпалює ... вода!
5. 5. Перші сірники
6. 6. Холод гальмує реакції
7. 7. Горюча суміш для німецьких ракет
8. 8. Хімічний хамелеон
9. 9. Чому відбілює «Білизна»?
10. 10. Мідні фокуси
11. 11. Оновили! ..
12. 12. Колос Родоський і затонула яхта мільйонера
13. 13. Гесс і «солероди»
14. 14. Веселка богині Ванадис

Електрон завоював фізику, а потім і хімію, ставши для цієї науки майже ідолом. Окислювально-відновні реакції знаходяться у владі електронних переходів від одного атома до іншого як всередині молекули, так і між молекулами.
Переміщення електронів супроводжується змінами ступеня окислення атомів, що беруть участь в цих процесах.

1. Потрібно агресор

Найвідоміший з окислювачів - кисень. Він - головний винуватець повільного окислення органічних і неорганічних речовин (гниття дерева, корозія металів) і швидкого окислення (горіння).

А чи можуть бути окислювачами інші речовини, наприклад, такі неметали, як водень, сірка або фосфор?

2. Він окисляє воду

Існує газ-окислювач, який сильніше кисню: в ньому горить навіть вода.

Що виходить в результаті такого горіння?

3. Блакитне холодну полум'я

У 1796 р німецький хімік і металург Вільгельм Лампадіус вивчав властивості сірки. В одному з дослідів він пропускав пари сірки через шар розпеченого деревного вугілля, а потім - через холодильник.

В результаті Лампадіус отримав безбарвною рідиною з «ефірним» запахом, яка вела себе незвично: вона не розчинялася у воді, а нагріта скляна паличка викликала її запалення.

Горіла рідина блакитним полум'ям. Коли Лампадіус необережно вніс в полум'я руку, він не відчув тепла, а аркуш паперу в полум'я не засмагати.

Що це була за дивна рідина?

4. Підпалює ... вода!

Якщо змішати порошок металу (цинку або алюмінію) з подрібненими кристалами деякого неметалла, а потім додати краплю води, починається бурхлива окислювально-відновна реакція з виділенням теплоти, світла і фіолетових парів.

Що це за реакція?

5. Перші сірники

Німецький хімік Ян Каммерер працював учителем хімії. У 1820 він показав своїм учням ризикований досвід.

Змішавши під водою воскообразное білу речовину з безбарвними кристалами солі, отриманої французьким хіміком Бертолле і названої його ім'ям, він додав гуміарабік (клей), а потім занурив в утворилося «тісто» пучок осикових паличок.

Потім палички були витягнуті з суміші і обережно висушені. Каммерер роздав палички своїм підопічним і попросив провести ними по поверхні столу.

Все палички зайнялися, учні були в захваті: адже вони тримали в руках перші сірники.

Які речовини використовував Каммерер?

6. Холод гальмує реакції

У 1962 році американський хімік В. Соломон здійснив наступний досвід. Він охолодив аміак до -80 ° С і затверділий NH3 обробив рідким озоном.

В результаті вийшов озоніди амонію NH4О3 - твердий продукт червоного кольору. І це було неймовірно: добре відома реакція між газоподібними аміаком і озоном призводить до займання суміші, а іноді до вибуху:

6NH3 + 5О3 → 3N2 + 3О2 + 9Н2О

А ось ще один хімічний парадокс. При температурі нижче -80 ° С і в середовищі діетилового ефіру кристалічний триоксид сірки (один з найсильніших окислювачів) приєднує молекули рідкого сірководню (найсильнішого відновника), утворюючи з'єднання H2S • SO3.

У звичайних умовах при контакті цих речовин негайно йде окислювально-відновна реакція:

3H2S + SО3 = 3H2О + 4S ↓

Як це пояснити?

7. Горюча суміш для німецьких ракет

Пальне для німецьких ракет «Фау», якими фашисти обстрілювали Лондон в 1944 р, представляло собою безбарвну, сильно димить на повітрі рідина, добре розчинну у воді. У молекулах цієї речовини містилися атоми тільки водню і азоту.

Другий компонент горючої суміші німецьких ракет ( «окислювач») - теж був рідким, але світло-жовтого кольору; при кімнатній температурі він починав виділяти бурі пари.

У складі молекул «окислювача» містилися атоми тільки азоту і кисню. Суміш «пального» і «окислювача» самозаймається.

Що це за речовини і як вони взаємодіють між собою?

8. Хімічний хамелеон

У XIX ст. для хімічного аналізу різних речовин застосовувався розчин «хамелеона». У початковому стані він був фіолетовим, а при реакціях з відновниками в кислотному середовищі обесцвечивался.

Якщо реакції протікали при великому надлишку лугу, розчин ставав зеленим. А в нейтральному середовищі відновники робили «хамелеона» буро-коричневим.

Про яку речовину йдеться?

9. Чому відбілює «Білизна»?

Розчин для відбілювання з цією назвою сильно пахне хлором, а потрапляючи на руки, роз'їдає шкіру, як луг.

Які речовини містяться в «Білизна»?

10. Мідні фокуси

У 1928 р чеський хімік І. Друце виявив, що, якщо мідні стружки залити концентрованої сірчаної кислотою і нагріти до 200 ° С, виходить розчин зеленого кольору. При змішуванні цього розчину з безводним метанолом (метиловим спиртом) випадає білий осад.

Друце спробував розчинити цей осад у воді і отримав розчин блакитного кольору, а на дні посудини виявилися крупинки металевої міді.

Яка речовина отримав Друце?

11. Оновили! ..

Срібні столові прилади часто прикрашають «чорненим» малюнком. Подібні візерунки можна зустріти і на мельхіорових ложках, вилках і ножах.

Одного разу після званої вечері всі ложки, вилки і ножі, заливши мильною водою, залишили в тазику з оцинкованого заліза. На ранок виявилося, що всі прилади з срібла і мельхіору стали білими як сніг, а такий цінний «чорнений» малюнок пропав.

Що ж сталося?

12. Колос Родоський і затонула яхта мільйонера

У III ст. до н.е. на острові Родос був побудований маяк у вигляді величезної статуї Геліоса. Колос Родоський вважався одним з семи чудес світу, проте він проіснував всього 66 років і звалився під час землетрусу.

У 20-і рр. XX ст. сталася менш відома катастрофа. Розповідають, що на замовлення одного американського мільйонера була побудована розкішна яхта «Поклик моря». Ще до виходу у відкрите море яхта повністю вийшла з ладу. Вчені вважають, що в обох випадках причиною подій, що відбулися були окислювально-відновні процеси.

Які саме?

13. Гесс і «солероди»

Герман Іванович Гесс (1802-1850),
академік Петербурзької Академії наук

Російський хімік Герман Іванович Гесс в 1831 р вивчав хімію «солеродов» (так він називав галогени). Одного разу він додав порошок йоду до підкислення водного розчину бертолетової солі і з подивом виявив, що виділяється хлор.

Хіміки того часу вже знали, що газоподібний хлор витісняє йод з иодидов лужних металів, а не навпаки.

Потім Гесс додав червоно-коричневу бромную воду до розчину тіосульфату натрію і отримав безбарвною рідиною, де він виявив присутність сульфат-іонів.

Коли ж він висипав в розчин тіосульфату натрію порошок йоду, то йод розчинився і знебарвився, але сульфат-іони не з'явились.

Як пояснити досліди Гесса?

14. Веселка богині Ванадис

Розчин метаванадата амонію, підкислений сірчаною кислотою, пропустили через скляну колонку, наповнену гранулами амальгованих цинку, і зібрали кілька порцій фільтрату в маленькі хімічні стакани.

Перші порції рідини були червоно-жовтого, такі - блакитного, потім - зеленого і, нарешті, фіолетового кольору. Вражаюче гарні кольори розчинів були викликані присутністю сполук ванадію в ступенях окислення + V, + IV, + ІІІ і + ІІ.

Не дивно, що даний елемент отримав назву по імені скандинавської богині весни і краси Ванадис.

Які сполуки ванадію присутні в одержуваних при відновленні цинком яскраво забарвлених розчинах?

підглянути відповіді

Н.Г. Антонюк, кандидат хімічних наук, доцент, Національний університет «Києво-Могилянська академія»