Precipitațiile și chimia culorii sale. Depuneri colorate cu crom. Reacții calitative la anioni
Acasă
- Obiectivele lecției: determinarea factorilor care cauzează colorarea;
- chimicale extinderea și sistematizarea cunoștințelor privind bazele chimice
- teoriile originii culorii; dezvoltare interes cognitiv
la studiul reacţiilor calitative.
- Competențele elevilor în curs de dezvoltare:
- capacitatea de a analiza fenomenele lumii înconjurătoare în termeni chimici;
- capacitatea de a explica fenomenele chimice asociate cu apariția culorii în soluții;
- disponibilitatea de a lucra independent cu informații;
Disponibilitate de a interacționa cu colegii și de a vorbi în fața unui public.„Orice ființă vie se străduiește după culoare”.
V. Goethe
Actualizarea cunoștințelor În lecțiile anterioare, am studiat proprietățile substanțelor anorganice și organice, folosind adesea reacții calitative care indică prezența unei anumite substanțe prin culoare, miros sau sediment. Puzzle-ul de cuvinte încrucișate care ți se oferă este format din nume elemente chimice
având diferențe de culoare
Soluție de cuvinte încrucișate:
Vertical:
1) O substanță care colorează violetul de flacără (potasiu).
2) Cel mai deschis metal de culoare argintie (litiu).
Orizontală:
3) Numele acestui element este „ramură verde” (taliu)
4) Metal care colorează sticla în albastru (niobiu)
5) Numele metalului înseamnă albastru cer (cesiu)
6) Vaporii violet ai acestei substanțe au fost obținuți pentru prima dată de Courtois datorită pisicii sale (iod).
Motivația pentru activități de învățare.
Vă rugăm să rețineți că soluția pentru cuvinte încrucișate era legată de culoarea substanțelor. Dar nu numai substanțele chimice, ci și lumea din jurul nostru este colorată.
„Orice ființă vie se străduiește după culoare”. Aceste cuvinte ale marelui geniu al poeziei reflectă cu adevărat particularitatea emoțiilor pe care cutare sau cutare culoare le evocă în noi. O percepem asociativ, i.e. ne amintim ceva familiar și familiar. Percepția culorii este însoțită de anumite emoții. (Demonstrație de picturi ale artiștilor).
- Elevii răspund la întrebări despre emoții pe baza percepției culorilor.
- Culoarea albastră evocă calm, este plăcută și mărește evaluarea autoafirmării.
- Verdele este culoarea plantelor verzi, o stare de pace și liniște.
- Galbenul este spiritul fericirii, al distracției, asociat cu soarele.
- Roșu este culoarea activității, acțiunii, vrei să obții rezultate.
Negru - provoacă tristețe și iritare. De ce lumea din jurul nostru
Astăzi încercăm să găsim răspunsul la întrebarea „Ce este culoarea?” din punct de vedere al chimiei.
Tema lecției este „Chimia culorii reacțiilor calitative”.
Definiția factorilor de culoare
Luați în considerare esenta chimica culorile sunt imposibile fără cunoștințe proprietăți fizice lumina vizibila. Fără lumină nu există colorare a obiectelor, totul pare întunecat. Lumina este unde electromagnetice. Câtă bucurie le aduce un curcubeu pe cer atât copiilor, cât și adulților, însă, apare doar dacă razele soarelui se reflectă în picături de apă și revin în ochiul uman într-un spectru multicolor. Îi datorăm marelui fizician englez Isaac Newton că a explicat acest fenomen: culoarea albă este o combinație de raze de diferite culori. Fiecărei lungimi de undă îi corespunde o anumită energie pe care o transportă aceste unde. Culoarea oricărei substanțe este determinată de lungimea de undă a cărei energie predomină într-o radiație dată. Culoarea cerului depinde de câtă lumină soarelui ajunge la ochi. Razele cu lungime de undă scurtă (albastre) sunt reflectate de moleculele de aer și împrăștiate. Ochiul nostru le percepe și determină culoarea cerului - albastru, cyan (Tabelul 1.)
Tabelul 1 - Culoarea substanțelor care au o bandă de absorbție în partea vizibilă a spectrului.
Același lucru se întâmplă și în cazul substanțelor colorate. Dacă o substanță reflectă razele de o anumită lungime de undă, atunci este colorată. Dacă energia undelor luminoase din întregul spectru este absorbită sau reflectată în mod egal, substanța apare neagră sau albă. Din lecțiile de biologie știi că ochiul uman conține un sistem optic: cristalinul și corpul vitros. Retina ochiului conține elemente sensibile la lumină: conuri și tije. Datorită conurilor, distingem culorile.
Astfel, ceea ce numim culoare este rezultatul a două fenomene fizice și chimice: interacțiunea luminii cu moleculele unei substanțe și efectul undelor venite din substanță asupra retinei ochilor.
Un factor în formarea culorii este lumina.
Să luăm în considerare exemple ale următorului factor - structura substanțelor.
Metalele au o structură cristalină, au o structură ordonată de atomi și electroni. Culoarea este legată de mobilitatea electronilor. Când metalele sunt iluminate, reflexia domină, iar culoarea lor depinde de lungimea de undă pe care o reflectă. (Demonstrația unei colecții de metale). Strălucirea albă se datorează reflexiei uniforme a aproape întregului set de raze vizibile. Aceasta este culoarea aluminiului și a zincului. Aurul are un roșcat- galben, deoarece absoarbe razele albastre, albastre si violete. Cuprul are și o culoare roșiatică. Pulberea de magneziu este neagră, ceea ce înseamnă că această substanță absoarbe întregul spectru de raze.
Să vedem cum se schimbă culoarea unei substanțe în funcție de starea structurii sale folosind sulful ca exemplu.
Demonstrația filmului video „Elemente chimice”.
Concluzionăm: sulful în stare cristalină este galben, iar în stare amorfă este negru, adică. în acest caz, factorul de culoare este structura substanței.
Ce se întâmplă cu culoarea substanțelor când structura este distrusă, de exemplu, în timpul disocierii moleculelor de sare, dacă aceste soluții sunt colorate.
CuS0 4 (albastru) Cu 2+ + SO 4 2-
NiS0 4 (verde) Ni 2+ + SO 4 2-
CuCI 2 (albastru) Cu 2+ + 2CI -
FeCI 3 (galben) Fe 3+ +3CI -
Aceste soluții conțin aceiași anioni, dar cationi diferiți dau culoare.
Următoarele soluții au același cation, dar anioni diferiți, ceea ce înseamnă că anionii sunt responsabili pentru culoare:
K 2 Cr 2 O 7 (portocaliu) 2K + +Cz 2 O 4 2-
K 2 Cr0 4 (galben) 2K + + Cz0 4 2-
KMnO 4 (violet) K + + Mn04 -
Al treilea factor în apariția culorii este starea ionică a substanțelor.
Culoarea depinde și de mediul din jurul particulelor colorate. Cationii și anionii în soluție sunt înconjurați de un înveliș de solvent, care afectează ionii.
Să realizăm următorul experiment. Există o soluție de suc de sfeclă (culoare de zmeură). Adăugați următoarele substanțe la această soluție:
- experienţă. Soluție de suc de sfeclă și acid acetic
- experienţă. Soluție de suc de sfeclă și soluție de NH 4 0H
- experienţă. Soluție de suc de sfeclă și apă.
În experimentul 1, un mediu acid duce la o schimbare a culorii în violet, în experimentul 2, un mediu alcalin schimbă culoarea sfeclei în albastru, iar adăugarea de apă (mediu neutru) nu provoacă o schimbare de culoare.
Un indicator cunoscut pentru determinarea unui mediu alcalin este fenolftaleina, care schimbă culoarea soluțiilor alcaline în purpuriu.
Experimentul se realizează:
NaOH + fenolftaleină -> culoare purpurie
Concluzionăm: al 4-lea factor de schimbare a culorii este mediul.
Să luăm în considerare cazul unui atom al unui element fiind înconjurat de diverse complexe.
Se efectuează un experiment: o reacție calitativă la ionul Fe 3+:
FeCl 3 + KCNS -> culoare roșie
FeCl3 + K4 (Fe(CN)6) -> p-p albastru închis
Un fapt istoric este asociat cu schimbarea culorii ionului de fier atunci când este înconjurat de tiocianat de potasiu.
Mesajele elevilor.
În 1720, oponenții politici ai lui Petru I din cler au organizat o „minune” într-una dintre catedralele din Sankt Petersburg - icoana Maicii Domnului a început să verse lacrimi, ceea ce a fost comentat ca semn al dezaprobării ei față de reformele lui Petru. . Petru I a examinat cu atenție icoana și a observat ceva suspect: a găsit mici găuri în ochii icoanei. A găsit și sursa lacrimilor: era un burete înmuiat într-o soluție de rodaniu de fier, care are o culoare roșie sânge. Greutatea apăsată uniform pe burete, strângând picături prin orificiul din icoană. „Aceasta este sursa lacrimilor minunate”, a spus suveranul.
Facem un experiment.
Vom scrie cuvinte pe hârtie cu soluții de CuS0 4 (albastru) și FeСI 3 (galben), apoi vom trata foaia cu sare galbenă din sânge K 4 (Fe(CN) 6). Cuvântul CuSO 4 (albastru) devine roșu, iar cuvântul FeCI 3 (galben) devine albastru-verde. Nu există nicio schimbare în starea de oxidare a metalului, doar mediul înconjurător s-a schimbat:
2CuS0 4 + K 4 (Fe(CN) 6) Cu 2 (Fe(CN) 6) + 2K 2 SO 4
4FeCl 3 + 3 K 4 (Fe(CN) 6) Fe 4 (Fe(CN) 6) 3 +12 KCI
Al 5-lea factor de culoare - înconjurarea ionilor de către complexe.
Concluzie.
Am identificat principalii factori care influențează aspectul culorii substanțelor.
Ne-am dat seama că culoarea este rezultatul unei substanțe care absoarbe o anumită parte din spectrul vizibil al luminii solare.
O reacție calitativă este o reacție specială care detectează ionii sau moleculele prin culoare.
Mesaje de la elevi pe tema „Culoarea servește oamenilor”.
Sângele animal și verdele de frunze conțin structuri similare, dar sângele conține ioni de fier - Fe, iar plantele - Mg. Aceasta oferă culorile: roșu și verde. Apropo, zicala „sânge albastru” este adevărată pentru animalele de adâncime al căror sânge conține vanadiu în loc de fier. De asemenea, au și algele care cresc în locuri unde există puțin oxigen albastru.
Plantele cu clorofilă sunt capabile să formeze substanțe organomagnezice și să utilizeze energia luminoasă. Culoarea plantelor fotosintetice este verde.
Hemoglobina din sânge, care conține fier, servește la transportul oxigenului în organism. Hemoglobina cu oxigen dă sângelui o culoare roșie aprinsă, dar fără oxigen dă sângelui o culoare închisă.
Vopselele și vopselele sunt folosite de artiști, decoratori și lucrători din domeniul textilelor. Armonia culorilor este o parte integrantă a artei „designului”. Cele mai vechi vopsele erau cărbune, cretă, argilă, cinabru și unele săruri, precum acetatul de cupru (verdigris).
Vopselele cu fosfor sunt folosite pentru indicatoare rutiere și reclame, bărci de salvare.
În scopul albirii, la pudrele de spălat se adaugă substanțe care conferă țesăturii o fluorescență albăstruie.
Suprafața tuturor obiecte metalice sub influenta mediu este distrus. Protecția lor este cea mai eficientă cu pigmenții colorați: pulbere de aluminiu, praf de zinc, plumb roșu, oxid de crom.
Reflecţie.
1. Ce factori cauzează culoarea substanțelor chimice?
2. Ce substanțe pot fi determinate prin reacții calitative bazate pe modificări de culoare?
3. Ce factori determină culoarea sărurilor de potasiu și de cupru?
Natura, din care chimicalele fac parte, ne înconjoară cu mistere, iar încercarea de a le rezolva este una dintre cele mai mari bucurii ale vieții.
Astăzi am încercat să abordăm adevărul despre „chimia culorilor” dintr-o parte și poate o altă parte ți se va deschide. Cel mai important lucru este că lumea culorilor este cunoscută.
Se naște un bărbat
A crea, a îndrăzni - și nimic altceva,
Pentru a lăsa o urmă bună în viață,
Și rezolvă toate problemele dificile.
Pentru ce? Caută răspunsul tău!
Teme pentru acasă.
Dați exemple de reacții calitative la ionii de fier prin schimbarea culorii.
Să ne imaginăm această situație:
Lucrezi într-un laborator și ai decis să faci un experiment. Pentru a face acest lucru, ați deschis dulapul cu reactivi și brusc ați văzut imaginea următoare pe unul dintre rafturi. Două borcane cu reactivi li s-au dezlipit etichetele și au rămas în siguranță în apropiere. În același timp, nu se mai poate determina exact ce borcan corespunde cărei etichete, iar semnele externe ale substanțelor prin care s-ar putea distinge sunt aceleași.
În acest caz, problema poate fi rezolvată folosind așa-numitul reacții calitative.
Reacții calitative Acestea sunt reacții care fac posibilă distingerea unei substanțe de alta, precum și aflarea compoziției calitative a substanțelor necunoscute.
De exemplu, se știe că cationii unor metale, atunci când sărurile lor sunt adăugate la flacăra arzătorului, îl colorează într-o anumită culoare:
Această metodă poate funcționa numai dacă substanțele care se disting schimbă culoarea flăcării în mod diferit sau una dintre ele nu își schimbă deloc culoarea.
Dar, să zicem, după cum a vrut norocul, substanțele determinate nu colorează flacăra sau o colorează în aceeași culoare.
În aceste cazuri, va fi necesar să se distingă substanțele folosind alți reactivi.
În ce caz putem distinge o substanță de alta folosind orice reactiv?
Există două opțiuni:
- O substanță reacționează cu reactivul adăugat, dar a doua nu. În acest caz, trebuie să fie clar vizibil că reacția uneia dintre substanțele inițiale cu reactivul adăugat a avut loc, adică se observă un semn extern al acesteia - s-a format un precipitat, a fost eliberat un gaz, a avut loc o schimbare de culoare. , etc.
De exemplu, este imposibil să distingem apa dintr-o soluție de hidroxid de sodiu folosind acid clorhidric, în ciuda faptului că alcaliile reacţionează bine cu acizii:
NaOH + HCI = NaCI + H2O
Acest lucru se datorează lipsei vreunuia semne externe reactii. O soluție limpede, incoloră de acid clorhidric, atunci când este amestecată cu o soluție de hidroxid incolor, formează aceeași soluție limpede:
Dar apoi, poți avea apă de la soluție apoasă alcaliile pot fi distinse, de exemplu, folosind o soluție de clorură de magneziu - în această reacție se formează un precipitat alb:
2NaOH + MgCl 2 = Mg(OH) 2 ↓+ 2NaCl
2) substanțele pot fi, de asemenea, distinse unele de altele dacă ambele reacţionează cu reactivul adăugat, dar fac acest lucru în moduri diferite.
De exemplu, puteți distinge o soluție de carbonat de sodiu de o soluție de azotat de argint folosind o soluție de acid clorhidric.
Acidul clorhidric reacţionează cu carbonatul de sodiu pentru a elibera un gaz incolor, inodor - dioxid de carbon(CO2):
2HCI + Na2CO3 = 2NaCI + H2O + CO2
iar cu nitrat de argint pentru a forma un precipitat alb de brânză AgCl
HCl + AgNO3 = HNO3 + AgCl↓
Tabelele de mai jos sunt prezentate diverse opțiuni detectarea ionilor specifici:
Reacții calitative la cationi
| Cation | Reactiv | Semn de reacție |
| Ba 2+ | SO 4 2- | Ba2+ + SO42- = BaS04↓ |
| Cu 2+ | 1) Precipitații culoare albastră: Cu 2+ + 2OH − = Cu(OH) 2 ↓ 2) Precipitat negru: Cu 2+ + S 2- = CuS↓ |
|
| Pb 2+ | S 2- | Precipitat negru: Pb2+ + S2- = PbS↓ |
| Ag+ | Cl − | Precipitarea unui precipitat alb, insolubil în HNO3, dar solubil în amoniac NH3·H2O: Ag + + Cl − → AgCl↓ |
| Fe 2+ | 2) Hexacianoferrat de potasiu (III) (sare roșie din sânge) K 3 | 1) Precipitarea unui precipitat alb care devine verde în aer: Fe 2+ + 2OH − = Fe(OH) 2 ↓ 2) Precipitarea unui precipitat albastru (Turnboole blue): K + + Fe 2+ + 3- = KFe↓ |
| Fe 3+ | 2) Hexacianoferrat de potasiu (II) (sare galbenă din sânge) K 4 3) Rodanide ion SCN − | 1) Precipitat brun: Fe 3+ + 3OH − = Fe(OH) 3 ↓ 2) Precipitarea precipitatului albastru (albastru prusac): K + + Fe 3+ + 4- = KFe↓ 3) Apariția colorării roșu intens (roșu sânge): Fe 3+ + 3SCN − = Fe(SCN) 3 |
| Al 3+ | Alcali (proprietăți amfotere ale hidroxidului) | Precipitarea unui precipitat alb de hidroxid de aluminiu la adăugarea unei cantități mici de alcali: OH − + Al 3+ = Al(OH) 3 și dizolvarea acesteia la turnarea ulterioară: Al(OH)3 + NaOH = Na |
| NH4+ | OH − , încălzire | Eliberarea de gaz din miros înțepător: NH4 + + OH - = NH3 + H2O Întoarcere albastră a hârtiei de turnesol umedă |
| H+ (mediu acid) | Indicatori: − turnesol − metil portocală | Colorare roșie |