Geležies virsmų grandinė chemijoje. nuostabi geležis

Išstudijuokite cheminių geležies virsmų grandinę!

Sudėtingumas:

Pavojus:

Atlikite šį eksperimentą namuose

Reagentai

Saugumas

• Prieš pradėdami eksperimentą, užsimaukite apsaugines pirštines ir užsimaukite akinius.
• Atlikite eksperimentą ant padėklo.

Bendrosios saugos taisyklės

• Venkite cheminių medžiagų patekimo į akis ar burną.
• Neleiskite žmonių be akinių, taip pat mažų vaikų ir gyvūnų į eksperimento vietą.
• Eksperimentinį rinkinį laikykite vaikams iki 12 metų nepasiekiamoje vietoje.
• Po naudojimo nuplaukite arba išvalykite visą įrangą ir priedus.
• Panaudojus įsitikinkite, kad visos reagentų talpyklos yra sandariai uždarytos ir tinkamai laikomos.
• Įsitikinkite, kad visi vienkartiniai konteineriai yra tinkamai išmesti.
• Naudokite tik įrangą ir reagentus, pateiktus komplekte arba rekomenduojamus esamose instrukcijose.
• Jei naudojote maisto indą ar eksperimento reikmenis, nedelsdami juos išmeskite. Maistui laikyti jie nebetinka.

Pirmosios pagalbos informacija

• Jei reagentų pateko į akis, akis gerai praplaukite vandeniu, jei reikia, atmerkite akis. Nedelsdami kreipkitės medicininės pagalbos.
• Prarijus, praskalauti burną vandeniu, gerti šiek tiek švaraus vandens. Neskatinkite vėmimo. Nedelsdami kreipkitės medicininės pagalbos.
• Įkvėpus reagentų, nukentėjusįjį išnešti į gryną orą.
• Patekus ant odos arba nudegus, 10 minučių ar ilgiau plaukite paveiktą vietą dideliu kiekiu vandens.
• Jei abejojate, nedelsdami kreipkitės į gydytoją. Pasiimkite su savimi cheminį reagentą ir indą iš jo.
• Sužalojimo atveju visada kreipkitės į gydytoją.

• Netinkamas cheminių medžiagų naudojimas gali susižaloti ir pakenkti sveikatai. Atlikite tik instrukcijose nurodytus eksperimentus.
• Šis eksperimentų rinkinys skirtas tik 12 metų ir vyresniems vaikams.
• Vaikų gebėjimai labai skiriasi net ir tam tikroje amžiaus grupėje. Todėl eksperimentus su vaikais atliekantys tėvai turėtų savo nuožiūra nuspręsti, kurie eksperimentai tinka jų vaikams ir bus jiems saugūs.
• Prieš eksperimentuodami tėvai turėtų aptarti su vaiku ar vaikais saugos taisykles. Ypatingas dėmesys turi būti skiriamas saugiam rūgščių, šarmų ir degių skysčių tvarkymui.
• Prieš pradėdami eksperimentus, atlaisvinkite eksperimento vietą nuo objektų, kurie gali jums trukdyti. Reikėtų vengti maisto produktų laikymo šalia bandymo vietos. Bandymo vieta turi būti gerai vėdinama ir arti čiaupo ar kito vandens šaltinio. Eksperimentams jums reikia stabilaus stalo.
• Medžiagas vienkartinėje pakuotėje reikia sunaudoti visiškai arba išmesti po vieno eksperimento, t.y. atidarius pakuotę.

Dažnai užduodami klausimai

Aš uždėjau magnetą ant puodelio, bet nieko neįvyksta! Ką turėčiau daryti?

Problema gali kilti dėl magneto, jei jis nėra pakankamai stiprus. Pavyzdžiui, kai kurie suvenyriniai magnetai, kurie puikiai prilimpa prie šaldytuvo, gali neveikti. Pabandykite ieškoti galingesnio magneto! Rekomenduojame naudoti neodimio magnetus, jie veikia geriausiai.

Į Petri lėkštelę kartu su tirpalu buvo įpilta šiek tiek geležies. Ar man reikia pradėti patirtį nuo pradžių?

Jei Petri lėkštelėje yra labai mažai geležies, nesijaudinkite ir tiesiog tęskite eksperimentą. Kitu atveju supilkite visą tirpalą atgal į stiklinę ir nuplaukite Petri lėkštelę vandeniu iš čiaupo. Tada supilkite tirpalą atgal į Petri lėkštelę ir toliau eksperimentuokite!

Skystis nepasklido Petri lėkštelės paviršiuje net įpylus vandens pipetę. Ką turėčiau daryti?

Atsargiai paimkite Petri lėkštelę į rankas ir apveskite ją aplink stalo paviršių. Tokie judesiai padės vandeniui pasiskirstyti Petri lėkštelėje. Jei reikia, įpilkite dar šiek tiek vandens ir vėl pasukite Petri lėkštelę.

Namuose turime vandenilio peroksido H 2 O 2. Ar galiu jį naudoti šiame eksperimente?

Taip, žinoma, galite naudoti peroksidą iš savo namų vaistinės arba nusipirkti vaistinėje. Tinka bet kokios koncentracijos nuo 3 iki 10 procentų peroksidas.

Kiti eksperimentai

Žingsnis po žingsnio instrukcija

Geležis reaguoja su citrinos rūgštimi ir susidaro geležies(II) citratas FeC 6 H 6 O 7 .

Nesureagavusią geležį galima surinkti magnetu.

Kol magnetas sulaiko likusią geležį, nupilkite bespalvį geležies (II) citrato tirpalą.

Vandenilio peroksidas H 2 O 2 oksiduoja geležį (II) į geležį (III), sudarydamas geltoną geležies (III) citrato FeC 6 H 5 O 7 tirpalą.

Kalio heksacianoferatas (II) (arba, kaip ši medžiaga dar vadinama, geltona kraujo druska) K 4 reaguoja su geležies (III) jonais, sudarydamas netirpus pigmentą – Prūsijos mėlyną.

Norėdami pakartoti eksperimentą, nuplaukite Petri lėkštelę.

Išmetimas

Kietąsias eksperimento atliekas išmeskite kartu su buitinėmis atliekomis. Išleiskite tirpalus į kriauklę, nuplaukite vandens pertekliumi.

Kas nutiko

Kas atsitinka, kai į geležies miltelius pridedame citrinos rūgšties?

Šiuo metu mėgintuvėlyje prasideda ilga reakcijų grandinė. Jis prasideda vandeninio citrinos rūgšties tirpalo sąveika su metaline geležimi Fe. Būdama tipiškas metalas, geležis lengvai atiduoda elektronus, tai yra, „oksiduojasi“. Tokiu atveju atkuriami citrinų rūgšties H + protonai, išsiskiria vandenilis H 2 – dujų burbuliukai, kuriuos stebėjome eksperimente. Šį procesą galima iliustruoti tokia elektrochemine reakcija:

2H + + 2e → H 2

Atidavusi savo elektronus vandenilio jonams, metalinė geležis virsta Fe 2+ jonais. Bet kokia reakcija vyksta su geležimi:

Fe – 2e → Fe 2+

Parašykime visą lygtį:

Fe + C 6 H 8 O 7 → FeC 6 H 6 O 7 + H 2

Tokios reakcijos vadinamos redokso reakcijomis: jose oksidatorius visada paima elektronus, o reduktorius juos atiduoda.

Kas nutinka, kai į puodelio dugną įnešame magnetą?

Geležies drožles traukia magnetas, kurį laikome lauke, ir virsta puošniomis adatomis: kuo arčiau centro, tuo jos aštresnės ir aukštesnės. Šis išdėstymas nėra atsitiktinis, pjuvenos yra aplink magnetą išilgai tam tikrų linijų.

Įmagnetinimas vyksta dėl ypatingos geležies atomų struktūros.

Norėdami sužinoti daugiau

Tik kelios paprastos medžiagos dėl savo struktūros gali būti nuolatiniais magnetais – tai geležis, nikelis ir kobaltas. Jų atomuose yra įkrautų dalelių – elektronų. Jie sukasi aplink branduolį ta pačia kryptimi ir sukuria magnetinį lauką. Tokios medžiagos vadinamos feromagnetais. Kiekvienas magnetas turi du polius (šiaurės ir pietų), jie visada yra skirtinguose galuose. Lauko stiprumas nukreiptas iš šiaurės ašigalio į pietus. Žmogaus akis negali aptikti magnetinio lauko, tačiau mūsų patirtis rodo, kaip jis atrodo.

Kodėl įpylus vandenilio peroksido ir geltonosios kraujo druskos pasikeitė tirpalo spalva?

Paskutiniame eksperimento etape vienu metu stebime dvi reakcijas. Paimkime juos iš eilės.

Pirmasis yra juodosios geležies reakcija su peroksidu (vandenilio peroksidu H 2 O 2), kurį žinome kaip paprastą ir prieinamą dezinfekavimo priemonę. Fe 2+ jonai, veikiami H 2 O 2, oksiduojami į Fe 3+ jonus, vis dar susijusius su citrato jonais. Toks kompleksas suteikia sodrią geltoną spalvą. Šiuo atveju vandenilio peroksido molekulės paverčiamos vandens molekulėmis.

Antroji – geltonoji kraujo druska K 4 veikia reakcijos mišinį. Ten, kur pataiko lašai, tirpalas tampa ryškiai mėlynas – šį gražų atspalvį jam suteikia mažiausios granulės vadinamosios. prūsų mėlyna. Tai vandenyje netirpus pigmentas, kurio sudėtis yra sudėtinga KFe junginio pagrindu. Ne mažiau svarbus reakcijos dalyvis yra oro deguonis.

Prūsijos mėlynosios spalvos susidarymas matomas net tada, kai tirpale geležies jonų yra labai mažai, todėl ji naudojama Fe 2+ jonams nustatyti kokybinėje analizėje. Šiame vaizdo įraše analitė beveik skaidri, tačiau pakanka net kelių lašų geltonojo kraujo druskos tirpalo, kad susidarytų Prūsijos mėlyna:

Geležis: kalvės chemija

Ar žinai, kas yra kalvė ir ką veikia kalvis? Kalvių pasaulyje liko labai labai mažai, o jie dažniausiai naudojami tik rankdarbiams. Taigi, kas yra kalvė? Tai vieta, kur metalas kaitinamas ugnimi, kol jis ištirpsta. Tokios minkštos būklės jį galima lengvai suformuoti bet kokia forma. Kalvis – tai meistras, dirbantis su tokiu metalu. Pirmą kartą kalvystė istoriniuose dokumentuose paminėta 1500 m. pr. Kr. Nuo to laiko šiuo atveju mažai kas pasikeitė. Norint pakeisti geležies formą plaktuku, metalas pirmiausia turėjo būti stipriai įkaitintas. Dėl to, kad geležis labai greitai atvėsta, kalviui teko dirbti žaibo greičiu. Kalvėse kaip kuras buvo naudojamos anglys. Dumplių pagalba kalvis į kalvę įpylė oro, kad liepsna degtų stipriau ir karštis būtų didesnis. Tada kalvis įmesdavo į liepsną geležies gabalėlius, įkaitindavo iki reikiamos temperatūros, išimdavo ir smogdavo plaktuku, o po to grąžindavo į liepsną. Šis veiksmų ciklas buvo kartojamas tol, kol lygintuvas įgavo norimą formą.

Gaminant plieną (geležį su mažu anglies kiekiu), kaltinė geležis buvo dedama į skrudintų kaulų ir anglies indą, o po to kaitinama iki maždaug 950 o C. Tokiu būdu metalo paviršius buvo prisotintas anglies. Tada kalvis grūdino plieną, kad jis būtų mažiau trapus. Kalvis dar kartą įkaitino plieną liepsnoje, bet daug lėčiau. Kaitinant plieną iki 150–350 o C temperatūros, pakito jo spalva. Viršijus šią temperatūros ribą, plienas iš pradžių tapo geltonas, tada rudas, violetinis ir galiausiai mėlynas. Kalviai turėjo būti itin dėmesingi ir fiziškai stiprūs. Šiuolaikinis plieno gamybos procesas apima lydinių kūrimą iš plieno su įvairiais elementais, tokiais kaip chromas, nikelis, varis, manganas, silicis, volframas, kobaltas, fosforas, titanas, vanadis, molibdenas ir aliuminis. Lydinio savybės keičiasi priklausomai nuo pasirinkto elemento. Pavyzdžiui, jei pridėsite silicio ir mangano, padidės plieno elastingumas ir stiprumas, tačiau dėl nikelio plienas geriau išlaiko savo lankstumą žemoje temperatūroje.

Fe -> FeCl3 -> Fe(OH)3 -> FeO3 -> Fe -> FeSO4 -> Fe(OH)2 -> FeO -> Fe -> FeCl2 -> AgCl -> Ag.

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Parašykite lygtis jonine forma: 1) Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2; 2) 2Fe + 3Cl -> 2FeCl3; 3) 3Fe + 4H2O -> Fe3O4 + 4H2.

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Vietoj klaustuko parašykite formulę, išlyginkite reakcijas padėdami koeficientus ir nustatykite jų tipą: Fe(OH)3 -> Fe2O3 + ?; Zn+? -> Cu + ZnCl2; ? + HCl -> ZnCl2 + ?.

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Užpildykite reakcijos schemas: 1) FeCl3 + H2S -> FeCl2 + S + ..; 2) H2S + Cl2 + H2O -> H2SO4 + ..; 3) NH3 + O2 -> N2 + ..; 4) Fe + Al -> .. + .. .

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Naudodami chemines reakcijas, atlikite transformacijas: Fe (SO4) -> Fe (OH) 2 -> FeO -> Fe -> FeO -> FeCl2

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Užpildykite reakcijos lygtį. Parašykite reakcijos lygtį molekuline, pilna ir sutrumpinta jonine forma. Fe(OH)2 + HCl -> .. .

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Užrašykite reakcijos lygtį, kuri leidžia atlikti tokią transformaciją: FeCl2 FeSO4 -> FeO -> FeSO4

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Užrašykite reakcijų, kuriomis galima atlikti transformacijas, molekulines lygtis: FeCl3 -> X -> Fe(OH)2 -> FeO.

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Atlikite transformaciją, kokybinėmis reakcijomis įrodykite geležies jonų +2 buvimą druskose: Fe-> FeCl2-> Fe(OH)2-> Fe(OH)3-> FeCl3

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Išspręskite lygtis: 1) Fe(OH)3 + HNO3 -> ..; 2) KOH + HPO3 -> ..; 3) Fe(OH)2 (kaitinant) -> ..; 4) Fe(OH)3 (kaitinant) -> .. .

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Fe2(SO4)3 -> Fe -> Fe3O4 -> FeO -> FeCl2.

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Išdėstykite koeficientus: H2 + O2 -> N2O5; Cu + S -> Cu2s; Fe + HCl -> FeCl2 + H2; Al + O2 -> Al2O3; K + H2O -> K(OH)2 + H2.

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Išdėstykite koeficientus: Al2O3 + HNO3 -> Al(NO3)3 + H2O; Fe(OH)3 + H2SO4 -> H2O + Fe(SO4)3.

Dėmesio! Sprendimus pateikia paprasti žmonės, todėl sprendimuose gali būti klaidų ar netikslumų. Naudodami sprendimus nepamirškite jų dar kartą patikrinti!

Klasė: 9

Ugdymo tikslas: užtikrinti žinių įsisavinimą apie svarbiausius geležies +2 ir +3 junginius, kokybines reakcijas į geležies jonus +2 ir +3, geležies biologinį vaidmenį, panaudojant pagrindines žinias apie geležies sandarą, demonstruojant pramoginiai eksperimentai, laboratoriniai darbai, studentų žinutės, daugialypės terpės programa.

• Toliau formuoti gebėjimą sudaryti atomo sandaros diagramas, elektroninę formulę, grafinę formulę; pagal tai nustatykite oksidacijos būseną, oksidatorių, reduktorius.
• Susisteminti žinias apie oksidų ir hidroksidų, kurių oksidacijos laipsniai +2 ir +3, prigimtį, naudojant geležies oksidų ir hidroksidų +2 ir +3 pavyzdį.
• Suformuoti gebėjimą palyginti svarbiausių geležies (II) ir geležies (III) junginių savybes, išmokti kokybinėmis reakcijomis nustatyti junginius, kuriuose yra Fe 2+, Fe 3+ jonų.
• Tobulinti moksleivių įgūdžius iš siūlomų formulių sudaryti genetines eilutes, atlikti transformacijų grandines, sudaryti cheminių reakcijų lygtis.
• Tobulinti darbo su reagentais įgūdžius atliekant eksperimentus, laikytis saugos taisyklių.
• Atskleisti geležies svarbą gamtoje ir žmogaus gyvenime.

Plėtros tikslas:

Tęsti plėtrą:

• protiniai gebėjimai: gebėjimas naudotis pagrindinėmis žiniomis, gebėjimas lyginti, apibendrinti, daryti išvadas, paaiškinti eksperimento eigą;
• savarankiškumo įgūdžiai dirbant su vadovėliu, mokomuoju žemėlapiu ir reagentais;
• Geležies(II) ir geležies(III) junginių savybių tyrimo ir kokybinių reakcijų atlikimo įgūdžiai;
• refleksijos įgūdžiai, bendravimo įgūdžiai.

Ugdymo tikslas:

Tęsti mokymąsi:

• teigiama mokymosi motyvacija, panaudojant mokinių įtraukimą rengiant pramoginius eksperimentus, pranešimus apie geležies vaidmenį, laboratorinius darbus, multimedijos palaikymą;
• atsakomybės jausmas ruošiant žinutes, atliekant namų darbus;
• teisinga savigarba.

Pamokos tipas: Kombinuotas. Naujų žinių perdavimas ir jų tobulinimas.

Pamokos tipas: Laboratorinė.

Įranga: Periodinė D. I. Mendelejevo cheminių elementų sistema, medžiagų tirpumo lentelė, lentelė „Neorganinių medžiagų genetinė serija“, mokomieji žemėlapiai laboratoriniams darbams, tyrimai, pristatymas „Geležies junginiai“, Mineralų kolekcija: raudonoji geležies rūda, rudoji geležis rūda, magnetinė geležies rūda, geležies piritas.

Reagentai:

Ant mokinių stalų:

tirpalai: FeCI 2, FeCI 3, KSCN, geltonoji kraujo druska K 4, raudonoji kraujo druska K 3, NaOH, druskos: FeSO 4 7H 2 O, FeCI 3, Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O

Pramoginiam potyriui: skalpelis, vata, pincetas, tirpalai: FeCI 3 tirpalai: FeCI 3, KSCN, geltona kraujo druska K 4, raudonoji kraujo druska K 3, amoniakas.

Per užsiėmimus

1. Organizacinis momentas.

Tarp metalų šlovingiausias
Svarbiausias senovės elementas.
Sunkiojoje pramonėje – vyr
Su juo pažįstamas moksleivis ir studentas.
Gimęs ugnies stichijoje
Ir jo lydinys teka kaip upė.
Nieko nėra svarbiau metalurgijoje
Jis reikalingas visai šaliai.

Apie kokį metalą mes kalbame?

(Tai geležis.)

Mokytojas:Šiandien pamokoje tęsime 8 grupės metalo, šoninio Fe pogrupio, tyrimą ir apsvarstysime jo junginius. Ir tam turime pakartoti informaciją apie aparatinę įrangą, kurią įsigijote paskutinėje pamokoje.

2. Žinių tikrinimas (individuali apklausa).

Tikslas: studijuotos medžiagos kartojimas, būtinas norint atrasti „naujų žinių“ ir nustatyti sunkumus mokinių darbe.

1 mokinys. Ant lentos surašykite geležies atomo sandaros schemą, elektronines ir grafines formules. Kokios yra geležies oksidacijos būsenos? Oksidatorius ar reduktorius?

(Atlikite pagal instrukcijas poromis.)

Geležies hidroksidus galima gauti laboratorijoje geležies druskoms sąveikaujant su šarmais.

a) Į mėgintuvėlį įpilkite 1 ml geležies (II) chlorido tirpalo. Į jį lašinamas natrio hidroksido tirpalas, kol bus akivaizdžių cheminės reakcijos požymių. Atkreipkite dėmesį į susidariusių nuosėdų spalvą. Parašykite reakcijų lygtis.

b) Į geležies (III) chloridą įlašinkite natrio hidroksido tirpalą, kol atsiras akivaizdžių cheminės reakcijos požymių. Atkreipkite dėmesį į susidariusių nuosėdų spalvą.

Ką tu žiūri? Parašykite reakcijų lygtis.

6 skaidrė – reakcijos lygtis (savęs patikrinimas)

Išvada: Tai vienas iš būdų atpažinti geležies junginius su skirtingomis oksidacijos būsenomis, kokybinėmis reakcijomis į Fe 2+ Fe 3+ jonus.

Fe (OH) 2 oksiduojasi ore: iš pradžių pasidaro žalias, paskui rudas.

(Perpjauto obuolio ir mėgintuvėlių demonstravimas su Fe (OH) 2, ant kurio sienelių matosi, kaip nuosėdos tampa rudos.)

4Fe(OH)2 + 2H2O + O 2 = 4Fe(OH)3 ( 8 skaidrė)

Mokytojas: Yra ir kitų kokybinių reakcijų, kurios leidžia atpažinti geležies druskas su skirtingomis oksidacijos būsenomis. Prisiminkite sceną, kurią devintokai jums parodė 7 klasėje per Mokyklos dieną.

Išeina 2 studentai baltais chalatais - „daktaras“ ir jo „padėjėjas“. Mokytojas pristato juos klasei.

Gydytojas: (laikydamas peilį)

Štai dar viena pramoga:
Kas duos ranką nukirsti?

Pasigailite kirpimo?

Tada pacientas reikalingas gydymui. (Jie pakviečia mokinį iš klasės prie stalo.)

Asistentas.

Operuoti be skausmo
Tiesa, bus daug kraujo.

Su kiekviena operacija
Reikia sterilizacijos.

Padėk, padėjėja, duok jodo

Asistentas.

Minutėlę! (Pateikia „jodą“ – FeCI 3 tirpalą.)

Gausiai drėkiname jodu,
Kad viskas būtų sterilu. (FeCI 3 tirpale sudrėkintu tamponu gausiai sutepa „ligonio“ ranką.)
Nesisuk, kantre
Duok man peilį, padėjėja! Skalpelis „dezinfekuoja“ „alkoholiu“ (KSCN tirpalas).

Gydytojas padaro "pjūvį" peiliu, suvilgytu gausiai KSCN tirpale, teka "kraujas".

Asistentas: (išsigandęs)

Žiūrėk, kraujas teka tiesiai,

Ne vanduo!

Nesijaudink!

Gyvu vandeniu nusiplausiu ranką

O nuo žaizdos – nė pėdsako! (Nuplauna „kraują“ vatos tamponu, sudrėkintu amoniako tirpalu.)

Atsiminkite, vaikinai, 7 klasėje mes jums pasakėme:

„Dar negalime paaiškinti šios patirties.
Pereikime į devintą klasę - rasime paaiškinimą “

Žinoma, šis kraujas netikras ir žaizda taip pat, bet padeda nustatyti Fe 3+ jonus tirpale. "Jodas" - mūsų atveju - yra FeCI 3 tirpalas, o alkoholis yra kalio tiocianatas KSCN. O reakcija tarp jų yra dar viena kokybinė reakcija į Fe 3+ jonus.

Be minėtų reakcijų, Fe 2+ ir Fe 3+ jonus galima nustatyti ir naudojant kitus reagentus – geltonąją kraujo druską K 4 ir raudonąją kraujo druską K 3. Kokybines reakcijas į geležies jonus dabar atliksite patys laboratorinių darbų procese.

Kokybinė reakcija į Fe 3+ joną

1. Reagentas – kalio tiocianatas KSCN.

Į geležies (III) chlorido tirpalą įlašinkite vieną lašą kalio tiocianato (KSCN) tirpalo. Sumaišykite mėgintuvėlio turinį ir apžiūrėkite šviesoje. Atkreipkite dėmesį į spalvą.

Rezultatas poveikį- intensyvi raudona spalva

FeCl 3 + 3KSCN \u003d Fe (SCN) 3 + 3KCl.

2. Reagentas – geltona kraujo druska K4

d) Į geležies(III) chlorido tirpalą įlašinkite 1–2 lašus kalio heksacianoferato(II) K 4 tirpalo (geltonoji kraujo druska).Į 2-ąjį mėgintuvėlį įlašinkite 1–2 lašus. Sumaišykite tūbelės turinį, atkreipkite dėmesį į spalvą.

Ekspozicijos rezultatas – mėlynos Prūsijos mėlynos spalvos nuosėdos.

K 4 + FeCI 3 \u003d 3KCI + KFe

Laboratorinė patirtis 3.

Kokybinė reakcija į Fe 2+ joną.

Reagentas - raudonoji kraujo druska K 3 .

Į mėgintuvėlį įpilkite 1 ml geležies (II) chlorido tirpalo. Į jį lašas po lašo supilkite nuosėdų tirpalą. kalio heksacianoferatas (III) K 3 (raudonoji kraujo druska). Atkreipkite dėmesį į nuosėdų spalvą.

Ekspozicijos rezultatas yra mėlynos nuosėdos (mėlynos spalvos)

FeCI 2 + K 3 = 2КCI + KFe↓

1. Fe 2+ jonų reagentai yra šarmai ir raudonoji kraujo druska K3.
2. Fe 3+ jonų reagentai yra šarmai, kalio tiocianatas ir geltonoji kraujo druska K 4 .

Mokiniai į sąsiuvinius surašo kokybinių reakcijų lygtis ir išvadas. (9 skaidrė)

6. Pirminis žinių įtvirtinimas.

(Dirbkite grandinėje.) ( skaidrės 5-9)

1. Išvardykite geležies sudarytus junginius, kurių oksidacijos laipsnis +2.
2. Kokia yra geležies (II) oksido ir hidroksido prigimtis?
3. Išvardykite geležies junginių, kurių oksidacijos laipsnis +3, formules.
4. Kokia yra geležies (III) oksido ir hidroksido prigimtis?
5. Kaip galima gauti geležies hidroksido?
6. Pagal kokius požymius galima atpažinti geležies (II) hidroksido ir geležies (III) hidroksido nuosėdas?
7. Kokiomis kokybinėmis reakcijomis galima atskirti geležies(II) ir geležies(III) druskas?

7. Geležies(II) ir geležies(III) junginių genetinė serija.

(Grandinių konstravimas pagal aukščiau pateiktas formules.) (14 skaidrė)

FeCI2	Fe	FeCI3
Fe(OH)2	Fe3O4	Fe(OH)3
FeO	FeSO4	Fe2O3

Iš aukščiau pateiktų formulių sudarykite genetinių serijų schemas:

1 variantas. Nuo geležies(II) oksido iki geležies.

2 variantas. Nuo geležies iki geležies (III) oksido.

Parašykite atitinkamų reakcijų lygtis.

Mokinių atsakymai tikrinami skaidrėje.

9. Žinių apie geležies junginius, kurie turi didžiausią praktinę reikšmę, formavimas.

(Savarankiškas darbas su vadovėliu ir mineralų pavyzdžiais.)

Savarankiško darbo užduotys

1. Atsižvelkite į jums duotus mineralų pavyzdžius, atkreipkite dėmesį į jų agregacijos būseną, spalvą.
2. Į sąsiuvinį surašykite formules, šių junginių pavadinimus, praktinę reikšmę.

Medžiagos formulė	Medžiagos pavadinimas		Praktinė vertė
	Sistemingas	techninis
FeSO 4 7H 2 O	geležies(II) sulfato kristalinis hidratas	rašalo akmuo	Augalų kenkėjų kontrolei, mineralinių dažų ruošimui, medienos apdirbimui
FeCI3	geležies (III) chloridas		Vandens valymui, kaip kandiklis dažant audinius
Fe2(SO4)39H2O	geležies(III) sulfato kristalinis hidratas		Vandens valymui, kaip tirpiklis hidrometalurgijoje ir kitiems tikslams

10. Pirminis tvirtinimas.

Tikslas: pataisyti studijuojamą turinį.

Vaikinai, pakartokime tai, ko išmokome šiandien.

Edukacinės veiklos organizavimo formos ir metodai („grandinėje“ mokiniai kartoja visus šios pamokos klausimus naudodami mokytojo pristatymo skaidres)

Galimų sunkumų nustatymas ir jų pašalinimo būdai.

12. Apibendrinimas. Įvertinimas.

D/Z.§ 44–45, p. 135 ex. 6 raštu, pvz. 11 a); b) norintys gauti įvertinimą.

13. Mokymosi veiklos refleksija klasėje. (15 skaidrė)

1. Įrašykite naujas pamokoje įgytas žinias.
2. Įvertinkite savo veiklą klasėje.
3. Įvertinkite klasės mokymosi veiklą.
4. Ištaisykite neišspręstus sunkumus kaip būsimos mokymosi veiklos kryptis.
5. Aptarkite ir užsirašykite namų darbus. (16 skaidrė)

Literatūra:

1. Venetsky S.I. Metalų pasaulyje. M., 1988 m.
2. Gabrielyan O.S. Chemija 9 klasė, Maskva: Bustard, 2010 Chemija - 9 p. 76–82.
3. Denisova V. G. Chemija. 9 klasė: pamokų planai pagal O. S. Gabrielyano vadovėlį - Volgogradas: mokytojas, 2009 m.
4. Skaitymo knyga apie neorganinę chemiją. Red. V. A. Kritsmanas. M., 1979 m.
5. Mezinas N. A. Atsargiai apie geležį. M., Metalurgija, 1977 m.
6. Puzynina M.A. Pramoginė valandėlė „Stebuklai savo rankomis“ Chemija mokykloje. 1991. Nr.5. S. 66–67.

Elementų chemija

VIIIB pogrupio D elementai (geležies šeima)

Fe, Co, Ni

VIIIb grupės (geležies šeimos) d elementų charakteristikos

Elementų specifikacijos	26 Fe	27Co	28 Ni
Atominė masė	55,847	58,933	58,710
Valentinių elektronų	3d 6 4s 2	3d 7 4s 2	3d 8 4s 2
Metalinis atominis spindulys, pm
Sąlyginis jonų spindulys, pm
E 3+
E 2+
Jonizacijos energija
E 0 → E + , eV	7,87	7,86	7,63
E + → E 2+ , eV	16,1	17,3	18,15
E 2+ → E 3+ , eV	30,6	33,5	35,16
Santykinis elektronegatyvumas	1,8	1,9	1,9

Visi geležies šeimos d-elementai yra metalai, kurių daugiausia teigiama kintama oksidacijos būsena; turi didelį kietumą, stiprumą, aukštą lydymosi ir virimo temperatūrą, aukštą šilumos ir elektros laidumą. Visi jie sudaro lydinius tarpusavyje ir su kitais metalais. Jiems būdingas sudėtingų junginių susidarymas.

Būdingos savybės ir svarbūs junginiai

Geležies šeimos elementų cheminis aktyvumas yra žymiai mažesnis nei 4-7 grupių d elementų. Taip yra dėl elektronų skaičiaus padidėjimo d polygyje. Dėl tos pačios priežasties geležis yra aktyviausias Fe-Co-Ni serijos metalas. Didžiausia oksidacijos būsena, lygi grupės skaičiui, jiems nebūdinga.

Nuo geležies iki nikelio žema oksidacijos būsena +2 tampa stabiliausia. Taip yra todėl, kad šių elementų atomuose d-polygyje padidėja suporuotų elektronų skaičius ir kartu mažėja atomo spindulys. Vadinasi, didėja elektronų ryšių stiprumas ir poreikis išleisti papildomą energiją; už jų garavimą.

Visi trys metalai yra panašūs cheminėmis savybėmis.

Aukštoje temperatūroje jie reaguoja su vandeniu ir suskaido:

3 Fe + 4 H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4 H 2.

Išsiskyręs vandenilis iš dalies ištirpsta geležyje, todėl ji tampa trapi. Didžiąją dalį vandenilio sugeria nikelis. Tai yra nikelio, kaip hidrinimo katalizatoriaus, naudojimo pagrindas.

Įtampos serijoje geležis, kobaltas, nikelis yra prieš vandenilį, todėl jie išstumia vandenilį iš rūgščių, kurios dėl vandenilio jonų pasižymi oksidacinėmis savybėmis:

E ° + 2 H + → E 2+ + H 2

Praskiesta ir koncentruota azoto rūgštis ir koncentruota sieros rūgštis skirtingai veikia metalus.

Jei normaliomis sąlygomis nėra drėgmės, Fe, Co ir Ni nepastebimai reaguoja su deguonimi, siera, chloru, bromu, anglimi, siliciu, fosforu ir kitais nemetalais. Kaitinamas smulkiai suskaidytas, sąveika vyksta intensyviau.

Kaitinamas smulkiai susmulkintas Fe, Co ir Ni anglies monoksido (II) CO atmosferoje dėl donoro-akceptoriaus sudaro karbonilus, kurių sudėtis yra Fe (CO) 5 , [Co (CO) 4 ] 2 ir Ni (CO) 4 sąveika, kai metalo oksidacijos būsena formaliai gali būti laikoma nuliu.

Geležis, kobaltas ir nikelis +2 būsenoje sudaro oksidus, kurių bendra formulė EO. Visi jie netirpsta vandenyje ir šarmuose, bet tirpsta rūgštyse. Kaitinant, vandenilis juos gali redukuoti į metalus^

MeO + H2 \u003d Me + H2O.

EO oksidai atitinka bendrosios formulės E(OH) 2 hidroksidus, gautus mainų reakcijose^

CoCl 2 + 2 NaOH \u003d Co (OH) 2 ¯ + 2 NaCl.

Hidroksidai netirpsta vandenyje ir šarmuose, bet tirpsta rūgštyse, t.y. parodyti pagrindines savybes.

E 2+ katijonų sudarytos stiprių rūgščių druskos beveik visos gerai tirpsta vandenyje. Dėl hidrolizės jų tirpaluose susidaro rūgštinė aplinka:

2NiSO 4 + 2H 2 O ↔ (NiOH) 2 SO 4 + 2H 2 SO 4,

Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H +.

Geležies šeimos metalai E 2 + būsenoje sudaro kompleksinius junginius su koordinaciniais skaičiais: Fe-6 ir labai retai 4, Co vienodai 6 ir 4; už Ni – 4.

Geležies šeimos metalai +3 būsenoje atitinka oksidus, kurių bendra formulė E 2 O 3, ir hidroksidus E (OH) 3. Fe-Co-Ni serijos hidroksidų stabilumas mažėja, o oksidacinis aktyvumas padidėja:

4 Co (OH) 3 + 4 H 2 SO 4 \u003d 4 CoSO 4 + O 2 + 10 H 2 O.

Nikelio (III) hidroksidas savo savybėmis panašus į kobalto (III) hidroksidą, tačiau pasižymi dar ryškesnėmis oksidacinėmis savybėmis.

Taigi, priklausomai nuo oksidacijos laipsnio, geležies, kobalto ir nikelio oksidų ir hidroksidų cheminės savybės skiriasi (4.4 lentelė).

Geležis ir jos junginiai

Geležis yra keturių modifikacijų: α-, β-, γ- ir δ-Fe. Iki 770 °C temperatūros geležies α modifikacija yra stabili.

Smulkių miltelių pavidalo geležis yra piroforinė (savaime užsidega ore).Esant aukštai temperatūrai, geležis sąveikauja su azotu, sudarydama nitridus (Fe 4 N ir Fe 2 N), su fosforu - fosfidus (Fe 3 P ir Fe 2). P). su anglies karbidu (Fe 3 C - cementitas), su chloru - halogenidais (FeCl 2 ir FeCl 3), su deguonimi - oksidais (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeO 3 - nestabilus oksidas).

Geležies oksidų formulės yra labai savavališkos, nes paprastai jų sudėtis nėra stechiometrinė. Taigi FeO (wüstite) sudėtis gali būti tiksliau išreikšta formule Fe 0,95 O standartinėmis sąlygomis

FeS tipo sulfidas gaunamas amonio sulfidui veikiant tirpias geležies (II) druskas arba sausomis priemonėmis – geležies sąveikai su siera. Geležies (II) sulfidas naudojamas vandenilio sulfidui gaminti:

4 FeS + O 2 + 10 H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3 + 4 H 2 S

Geležies (II) sulfidas tirpsta rūgštyse, bet netirpsta vandenyje.Be FeS yra sulfidų FeS 2 ir Fe 2 S 3 .

Ryšys su halogenais vyksta tiesiogiai arba per mainų reakcijas:

2 Fe + 3 Cl \u003d 2 FeCl 3 (geležis dega chlore),

Fe 2 O 3 + 6 HC1 = 2 FeCl 3 + 3 H 2 O,

FeO + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2 O.

Geležies (II) chloridas pasižymi stipriomis redukuojančiomis savybėmis, oksiduodamasis iki geležies (III):

2 FeCl 2 + Cl 2 \u003d 2 FeCl 3.

Tirpaluose geležies (II) ir (III) chloridai hidrolizuojasi, todėl susidaro pH< 7.

Sąveikaujant su oksiduojančiomis rūgštimis dėl vandenilio jono, H + geležis oksiduojasi iki Fe 2+.

Fe + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2

Šiuo atveju geležis ištirpsta bet kokios koncentracijos druskos rūgštyje. Panašiai reakcija vyksta ir praskiestoje sieros rūgštyje. Koncentruotuose sieros rūgšties tirpaluose geležis oksiduojama iki geležies +3.

2 Fe + 6 H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3 SO 2 + 6 H 2 O.

Tačiau sieros rūgštyje, kurios masės dalis yra artima 100%. geležis tampa pasyvi ir sąveika praktiškai nevyksta.

Kai geležis reaguoja su azoto rūgštimi, susidaro įvairūs reakcijos produktai. Tai priklauso nuo temperatūros ir rūgšties koncentracijos. Vidutiniškai koncentruotuose azoto rūgšties tirpaluose geležis ištirpsta pagal lygtį:

Fe + 6 HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 2 + 3 NO 2 + 3 H 2 O,

Esant didelėms azoto rūgšties koncentracijoms (p = 1,41 g/ml), tirpimas sulėtėja, geležis tampa „pasyvi“, t.y. padengtas apsaugine mažai tirpsta plėvele.

Atskiestoje azoto rūgštyje šaltyje geležies tirpimo procesas vyksta taip:

8 Fe + 20 HNO 3 \u003d 8 Fe (NO 3) 2 + 2 NH 4 NO 3 + 6 H 2 O,

ir normaliomis sąlygomis:

Fe + 4 HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2 H 2 O.

Drėgname ore geležis labai greitai oksiduojasi, pasidengdama rūdimis – ruda danga, kuri dėl savo trapumo neapsaugo geležies nuo tolesnio sunaikinimo. Vandenyje normaliomis sąlygomis geležis taip pat intensyviai rūdija. Priklausomai nuo deguonies kiekio jame, geležies oksidacijos produktai yra skirtingi: esant gausiam deguonies kiekiui, susidaro hidratuotos geležies oksido formos (III) Fe 2 O 3 ∙nH 2 O; trūkstant deguonies susidaro mišrus oksidas Fe 3 O 4 (Fe 2 O 3 ∙ FeO).

4 Fe + 2 H 2 O + 3 O 2 \u003d 2 (Fe 2 O 3 ∙ H 2 O).

Geležies oksidas (II) atitinka Fe (OH) 2 hidroksidą - netirpią bazę, kuri gaunama šarmui veikiant tirpią geležies (II) druską:

FeSO 4 + 2 NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.

Geležies hidroksidas (II) lengvai oksiduojamas atmosferos deguonimi į Fe (OH) 3:

4 Fe (OH) 2 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3.

Geležies hidroksidas (II) yra stipresnė bazė nei Fe(OH) 3 . Todėl geležies (II) druskos hidrolizuojasi mažiau nei geležies (III) druskos. Dėl hidrolizės susidaro bazinės druskos:

2 FeSO 4 + 2H 2 O ↔ (FeOH) 2 SO 4 + 2 H 2 SO 4, Kg 1 \u003d 10 -16 / 1,3 ∙ 10 -4 \u003d 0,77 ∙ 10 -12;

FeCl 3 + 2 H 2 O ↔ FeOHCl 2 + HCl, Kg 1 \u003d 10 -16 / 3 10 -12 \u003d 0,33 10 -4.

Deginant geležies (III) hidroksidas virsta geležies (II) oksidu.

Lydant Fe 2 O 3 su soda arba natrio hidroksidu, susidaro natrio feritas – geležies rūgšties druska HFeO 2, negaunama laisvoje būsenoje.

Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O.

Kaitinant geležies oksidą (III) su nitratu ir kalio hidroksidu, susidaro lydinys, kuriame yra kalio ferato K 2 FeO 4 - geležies rūgšties H 2 FeO 4 druskos, kuri taip pat nėra gaunama laisvoje būsenoje:

Fe 2 O 3 + 4 KOH + 3 KNO 3 \u003d 2 K 2 FeO 4 + 3 KNO 2 + 2 H 2 O.

Šarminių metalų karbonatai nusodinami iš geležies (II) druskų baltojo geležies karbonato (II) FeCO 3 tirpalo. Veikiant vandeniui, kuriame yra anglies monoksido (IV), netirpus geležies karbonatas, kaip ir kalcio ir magnio karbonatai, pereina į tirpią druską – geležies (II) bikarbonatą, esantį natūraliuose vandenyse.

Geležies (II) druskos yra reduktorius, o oksiduojančioms medžiagoms veikiant, jos virsta geležies (III) druskomis:

6 FeSO 4 + K 2 Cr 2 O 7 + 7 H 2 SO 4 \u003d 3 Fe 2 (SO 4) 3 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O.

Geležies sulfatai (II) ir (III) gerai tirpsta vandenyje. Geležies sulfatas (II) FeSO 4 ∙ 7H 2 O (geležies sulfatas), esantis ore, laipsniškai atvėsina ir kartu oksiduojasi nuo paviršiaus, virsdamas pagrindine geležies druska (III):

4 FeSO 4 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 FeOHSO 4.

Kaitinant geležies sulfatą, išsiskiria vanduo ir gaunama bevandenė balta geležies (II) sulfato masė. Esant aukštesnei nei 480 ° C temperatūrai, vyksta skilimo procesas:

2 FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3.

Geležies sulfatas (III) Fe 2 (SO 4) 3 sudaro kristalinį Fe 2 (SO 4) 3 ∙ 9H 2 O.

Geležis (II) ir geležis (III) sudaro daug sudėtingų junginių. Taigi, su CN jonais - (cianido jonais), geležis (II) sudaro kompleksinį junginį K 4 - kalio heksacianoferatą (II) (geltona kraujo druska), ir geležies (III ) - K 3 - kalio heksacianoferato (III) (raudonosios kraujo druskos).

Geltona kraujo druska yra jautrus reagentas geležies (III) jonams, sudarydamas vandenyje netirpią druską - būdingos mėlynos spalvos Prūsijos mėlyną:

Fe 3+ + 4+ \u003d Fe 4 3.

Jei tirpalą, kuriame yra geležies (II) jonų, veikiate raudonąja kraujo druska, susidaro mėlynos nuosėdos, vadinamos mėlyna:

Fe 2+ + 3+ \u003d Fe 3 2.

Šios reakcijos naudojamos geležies (II) ir (III) jonų buvimui tirpale kokybiškai nustatyti.

Geležies (III) kokybinė reakcija gali būti reakcija:

Fe 3+ + 3 CNS - \u003d Fe (CNS) 3.

Bespalviai jonai – CNS tiocianatai – susijungia su geležies (III) jonais ir sudaro kraujo raudonumo, silpnai disocijuotą geležies (III) tiocianatą Fe(CNS) 3 .

TRANSFORMACIJŲ GRANDINĖS (praktinė dalis)

Fe FeО Fe 2 O 3 FeCl 3 Fe (OH) 3 FeOHSO 4

FeOHSO 4 Fe 2 (SO 4) 3 Fe 4 3

FeO FeCl 2 Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 KFeO 2

Išstudijuokite cheminių geležies virsmų grandinę!

Sudėtingumas:

Pavojus:

Atlikite šį eksperimentą namuose

Reagentai

Saugumas

• Prieš pradėdami eksperimentą, užsimaukite apsaugines pirštines ir užsimaukite akinius.
• Atlikite eksperimentą ant padėklo.

Bendrosios saugos taisyklės

• Venkite cheminių medžiagų patekimo į akis ar burną.
• Neleiskite žmonių be akinių, taip pat mažų vaikų ir gyvūnų į eksperimento vietą.
• Eksperimentinį rinkinį laikykite vaikams iki 12 metų nepasiekiamoje vietoje.
• Po naudojimo nuplaukite arba išvalykite visą įrangą ir priedus.
• Panaudojus įsitikinkite, kad visos reagentų talpyklos yra sandariai uždarytos ir tinkamai laikomos.
• Įsitikinkite, kad visi vienkartiniai konteineriai yra tinkamai išmesti.
• Naudokite tik įrangą ir reagentus, pateiktus komplekte arba rekomenduojamus esamose instrukcijose.
• Jei naudojote maisto indą ar eksperimento reikmenis, nedelsdami juos išmeskite. Maistui laikyti jie nebetinka.

Pirmosios pagalbos informacija

• Jei reagentų pateko į akis, akis gerai praplaukite vandeniu, jei reikia, atmerkite akis. Nedelsdami kreipkitės medicininės pagalbos.
• Prarijus, praskalauti burną vandeniu, gerti šiek tiek švaraus vandens. Neskatinkite vėmimo. Nedelsdami kreipkitės medicininės pagalbos.
• Įkvėpus reagentų, nukentėjusįjį išnešti į gryną orą.
• Patekus ant odos arba nudegus, 10 minučių ar ilgiau plaukite paveiktą vietą dideliu kiekiu vandens.
• Jei abejojate, nedelsdami kreipkitės į gydytoją. Pasiimkite su savimi cheminį reagentą ir indą iš jo.
• Sužalojimo atveju visada kreipkitės į gydytoją.

• Netinkamas cheminių medžiagų naudojimas gali susižaloti ir pakenkti sveikatai. Atlikite tik instrukcijose nurodytus eksperimentus.
• Šis eksperimentų rinkinys skirtas tik 12 metų ir vyresniems vaikams.
• Vaikų gebėjimai labai skiriasi net ir tam tikroje amžiaus grupėje. Todėl eksperimentus su vaikais atliekantys tėvai turėtų savo nuožiūra nuspręsti, kurie eksperimentai tinka jų vaikams ir bus jiems saugūs.
• Prieš eksperimentuodami tėvai turėtų aptarti su vaiku ar vaikais saugos taisykles. Ypatingas dėmesys turi būti skiriamas saugiam rūgščių, šarmų ir degių skysčių tvarkymui.
• Prieš pradėdami eksperimentus, atlaisvinkite eksperimento vietą nuo objektų, kurie gali jums trukdyti. Reikėtų vengti maisto produktų laikymo šalia bandymo vietos. Bandymo vieta turi būti gerai vėdinama ir arti čiaupo ar kito vandens šaltinio. Eksperimentams jums reikia stabilaus stalo.
• Medžiagas vienkartinėje pakuotėje reikia sunaudoti visiškai arba išmesti po vieno eksperimento, t.y. atidarius pakuotę.

Dažnai užduodami klausimai

Aš uždėjau magnetą ant puodelio, bet nieko neįvyksta! Ką turėčiau daryti?

Problema gali kilti dėl magneto, jei jis nėra pakankamai stiprus. Pavyzdžiui, kai kurie suvenyriniai magnetai, kurie puikiai prilimpa prie šaldytuvo, gali neveikti. Pabandykite ieškoti galingesnio magneto! Rekomenduojame naudoti neodimio magnetus, jie veikia geriausiai.

Į Petri lėkštelę kartu su tirpalu buvo įpilta šiek tiek geležies. Ar man reikia pradėti patirtį nuo pradžių?

Jei Petri lėkštelėje yra labai mažai geležies, nesijaudinkite ir tiesiog tęskite eksperimentą. Kitu atveju supilkite visą tirpalą atgal į stiklinę ir nuplaukite Petri lėkštelę vandeniu iš čiaupo. Tada supilkite tirpalą atgal į Petri lėkštelę ir toliau eksperimentuokite!

Skystis nepasklido Petri lėkštelės paviršiuje net įpylus vandens pipetę. Ką turėčiau daryti?

Atsargiai paimkite Petri lėkštelę į rankas ir apveskite ją aplink stalo paviršių. Tokie judesiai padės vandeniui pasiskirstyti Petri lėkštelėje. Jei reikia, įpilkite dar šiek tiek vandens ir vėl pasukite Petri lėkštelę.

Namuose turime vandenilio peroksido H 2 O 2. Ar galiu jį naudoti šiame eksperimente?

Taip, žinoma, galite naudoti peroksidą iš savo namų vaistinės arba nusipirkti vaistinėje. Tinka bet kokios koncentracijos nuo 3 iki 10 procentų peroksidas.

Kiti eksperimentai

Žingsnis po žingsnio instrukcija

Geležis reaguoja su citrinos rūgštimi ir susidaro geležies(II) citratas FeC 6 H 6 O 7 .

Nesureagavusią geležį galima surinkti magnetu.

Kol magnetas sulaiko likusią geležį, nupilkite bespalvį geležies (II) citrato tirpalą.

Vandenilio peroksidas H 2 O 2 oksiduoja geležį (II) į geležį (III), sudarydamas geltoną geležies (III) citrato FeC 6 H 5 O 7 tirpalą.

Kalio heksacianoferatas (II) (arba, kaip ši medžiaga dar vadinama, geltona kraujo druska) K 4 reaguoja su geležies (III) jonais, sudarydamas netirpus pigmentą – Prūsijos mėlyną.

Norėdami pakartoti eksperimentą, nuplaukite Petri lėkštelę.

Išmetimas

Kietąsias eksperimento atliekas išmeskite kartu su buitinėmis atliekomis. Išleiskite tirpalus į kriauklę, nuplaukite vandens pertekliumi.

Kas nutiko

Kas atsitinka, kai į geležies miltelius pridedame citrinos rūgšties?

Šiuo metu mėgintuvėlyje prasideda ilga reakcijų grandinė. Jis prasideda vandeninio citrinos rūgšties tirpalo sąveika su metaline geležimi Fe. Būdama tipiškas metalas, geležis lengvai atiduoda elektronus, tai yra, „oksiduojasi“. Tokiu atveju atkuriami citrinų rūgšties H + protonai, išsiskiria vandenilis H 2 – dujų burbuliukai, kuriuos stebėjome eksperimente. Šį procesą galima iliustruoti tokia elektrochemine reakcija:

2H + + 2e → H 2

Atidavusi savo elektronus vandenilio jonams, metalinė geležis virsta Fe 2+ jonais. Bet kokia reakcija vyksta su geležimi:

Fe – 2e → Fe 2+

Parašykime visą lygtį:

Fe + C 6 H 8 O 7 → FeC 6 H 6 O 7 + H 2

Tokios reakcijos vadinamos redokso reakcijomis: jose oksidatorius visada paima elektronus, o reduktorius juos atiduoda.

Kas nutinka, kai į puodelio dugną įnešame magnetą?

Geležies drožles traukia magnetas, kurį laikome lauke, ir virsta puošniomis adatomis: kuo arčiau centro, tuo jos aštresnės ir aukštesnės. Šis išdėstymas nėra atsitiktinis, pjuvenos yra aplink magnetą išilgai tam tikrų linijų.

Įmagnetinimas vyksta dėl ypatingos geležies atomų struktūros.

Norėdami sužinoti daugiau

Tik kelios paprastos medžiagos dėl savo struktūros gali būti nuolatiniais magnetais – tai geležis, nikelis ir kobaltas. Jų atomuose yra įkrautų dalelių – elektronų. Jie sukasi aplink branduolį ta pačia kryptimi ir sukuria magnetinį lauką. Tokios medžiagos vadinamos feromagnetais. Kiekvienas magnetas turi du polius (šiaurės ir pietų), jie visada yra skirtinguose galuose. Lauko stiprumas nukreiptas iš šiaurės ašigalio į pietus. Žmogaus akis negali aptikti magnetinio lauko, tačiau mūsų patirtis rodo, kaip jis atrodo.

Kodėl įpylus vandenilio peroksido ir geltonosios kraujo druskos pasikeitė tirpalo spalva?

Paskutiniame eksperimento etape vienu metu stebime dvi reakcijas. Paimkime juos iš eilės.

Pirmasis yra juodosios geležies reakcija su peroksidu (vandenilio peroksidu H 2 O 2), kurį žinome kaip paprastą ir prieinamą dezinfekavimo priemonę. Fe 2+ jonai, veikiami H 2 O 2, oksiduojami į Fe 3+ jonus, vis dar susijusius su citrato jonais. Toks kompleksas suteikia sodrią geltoną spalvą. Šiuo atveju vandenilio peroksido molekulės paverčiamos vandens molekulėmis.

Antroji – geltonoji kraujo druska K 4 veikia reakcijos mišinį. Ten, kur pataiko lašai, tirpalas tampa ryškiai mėlynas – šį gražų atspalvį jam suteikia mažiausios granulės vadinamosios. prūsų mėlyna. Tai vandenyje netirpus pigmentas, kurio sudėtis yra sudėtinga KFe junginio pagrindu. Ne mažiau svarbus reakcijos dalyvis yra oro deguonis.

Prūsijos mėlynosios spalvos susidarymas matomas net tada, kai tirpale geležies jonų yra labai mažai, todėl ji naudojama Fe 2+ jonams nustatyti kokybinėje analizėje. Šiame vaizdo įraše analitė beveik skaidri, tačiau pakanka net kelių lašų geltonojo kraujo druskos tirpalo, kad susidarytų Prūsijos mėlyna:

Geležis: kalvės chemija

Ar žinai, kas yra kalvė ir ką veikia kalvis? Kalvių pasaulyje liko labai labai mažai, o jie dažniausiai naudojami tik rankdarbiams. Taigi, kas yra kalvė? Tai vieta, kur metalas kaitinamas ugnimi, kol jis ištirpsta. Tokios minkštos būklės jį galima lengvai suformuoti bet kokia forma. Kalvis – tai meistras, dirbantis su tokiu metalu. Pirmą kartą kalvystė istoriniuose dokumentuose paminėta 1500 m. pr. Kr. Nuo to laiko šiuo atveju mažai kas pasikeitė. Norint pakeisti geležies formą plaktuku, metalas pirmiausia turėjo būti stipriai įkaitintas. Dėl to, kad geležis labai greitai atvėsta, kalviui teko dirbti žaibo greičiu. Kalvėse kaip kuras buvo naudojamos anglys. Dumplių pagalba kalvis į kalvę įpylė oro, kad liepsna degtų stipriau ir karštis būtų didesnis. Tada kalvis įmesdavo į liepsną geležies gabalėlius, įkaitindavo iki reikiamos temperatūros, išimdavo ir smogdavo plaktuku, o po to grąžindavo į liepsną. Šis veiksmų ciklas buvo kartojamas tol, kol lygintuvas įgavo norimą formą.

Gaminant plieną (geležį su mažu anglies kiekiu), kaltinė geležis buvo dedama į skrudintų kaulų ir anglies indą, o po to kaitinama iki maždaug 950 o C. Tokiu būdu metalo paviršius buvo prisotintas anglies. Tada kalvis grūdino plieną, kad jis būtų mažiau trapus. Kalvis dar kartą įkaitino plieną liepsnoje, bet daug lėčiau. Kaitinant plieną iki 150–350 o C temperatūros, pakito jo spalva. Viršijus šią temperatūros ribą, plienas iš pradžių tapo geltonas, tada rudas, violetinis ir galiausiai mėlynas. Kalviai turėjo būti itin dėmesingi ir fiziškai stiprūs. Šiuolaikinis plieno gamybos procesas apima lydinių kūrimą iš plieno su įvairiais elementais, tokiais kaip chromas, nikelis, varis, manganas, silicis, volframas, kobaltas, fosforas, titanas, vanadis, molibdenas ir aliuminis. Lydinio savybės keičiasi priklausomai nuo pasirinkto elemento. Pavyzdžiui, jei pridėsite silicio ir mangano, padidės plieno elastingumas ir stiprumas, tačiau dėl nikelio plienas geriau išlaiko savo lankstumą žemoje temperatūroje.