Химические песочные часы

Часовые реакции — это изменения, эффект которых (например, изменение цвета) проявляется не сразу, а только через некоторое время после смешивания реагентов. Также есть реакции, которые позволяют несколько раз увидеть результат. По аналогии с «химическими часами» их можно назвать «химическими песочными часами». Реагенты для одного из опытов найти нетрудно.

Для теста будем использовать оксид магния, MgO, 3-4% соляную кислоту, HCl_aq (кислота концентрированная, разбавленная водой 1:9) или уксус пищевой (6-10% раствор уксусной кислоты СН₃СООН). Если у нас нет оксида магния, его с успехом заменят препараты для борьбы с кислотностью и изжогой – одним из ингредиентов является гидроксид магния (MgO в условиях реакции превращается в это соединение).

Отвечает за изменение цвета в ходе реакции бромтимоловый синий – индикатор окрашивается в желтый цвет в кислом растворе и практически в синий цвет.

Для стакана 100 см³ залить 1-2 чайными ложками оксида магния (фотография 1) или насыпать около 10 см³ препарат, содержащий гидроксид магния. Затем добавьте 20-30 см.³ вода (фотография 2) и добавьте несколько капель индикатора (фотография 3). Содержимое стакана, окрашенного в синий цвет, смешать (фотография 4), а затем налейте несколько см³ кислотный раствор (фотография 5). Смесь в стакане становится желтой (фотография 6), но через некоторое время снова становится синим (фотография 7). Добавляя еще одну порцию раствора кислоты, снова наблюдаем изменение окраски (фотография 8 и 9). Цикл можно повторять несколько раз.

В стакане происходили следующие реакции:

1. Оксид магния реагирует с водой с образованием гидроксида этого металла:

МgО + Н₂О → Mg (ОН)₂

Полученное соединение плохо растворимо в воде (около 0,01 г на 1 дм³), но это сильное основание, и концентрация гидроксид-ионов достаточна для окрашивания индикатора.

2. Реакция гидроксида магния с добавлением соляной кислоты:

Mg (OH)₂ + 2HCl → MgCl₂ + 2H₂O

приводит к нейтрализации всего растворенного в воде Mg(OH)₂. Избыток HCl_aq изменяет среду на кислую, что мы видим по изменению цвета индикатора на желтый.

3. Другая часть оксида магния реагирует с водой (уравнение 1.) и нейтрализует избыток кислоты (уравнение 2.). Раствор снова становится щелочным, а индикатор становится синим. Цикл повторяется.

Модификация опыта заключается в изменении используемого индикатора, что приводит к различным цветовым эффектам. Во второй попытке вместо бромтимолового синего будем использовать фенолфталеин (бесцветный в кислом растворе, малиновый в щелочном растворе). Готовим взвесь оксида магния в воде (так называемое магнезиальное молочко), как и в предыдущем опыте. Добавляем несколько капель раствора фенолфталеина (фотография 10) и перемешайте содержимое стакана. После добавления нескольких см.³ соляная кислота (фотография 11) смесь обесцвечивается (фотография 12). Все время перемешивая содержимое, можно наблюдать попеременно: изменение цвета на розовый, а после добавления порции кислоты – обесцвечивание содержимого сосуда (фото 13, 14, 15).

Реакции протекают так же, как и в первой попытке. С другой стороны, использование другого индикатора приводит к тому, что мы получаем разные цветовые эффекты. В эксперименте можно использовать практически любой индикатор pH.

Химические песочные часы, часть I:

Химические песочные часы, часть I

Химические песочные часы, часть II:

Химические песочные часы, часть XNUMX