Описание:

Смачивая медную пластинку в соляной кислоте и поднося к пламени горелки, замечаем интересный эффект - окрашивание пламени. Огонь переливается красивыми сине-зелеными оттенками. Зрелище довольно впечатляющее и завораживающее.

Медь придает пламени зеленый оттенок. При высоком содержании меди в сгораемом веществе пламя имело бы яркий зеленый цвет. Окислы же меди дают изумрудно-зеленое окрашивание. Например, как видно из ролика, при смачивании меди соляной кислотой пламя окрашивается в голубой цвет с зеленоватым оттенком. А прокаленные медьсодержащие соединения, смоченные в кислоте, окрашивают пламя в лазурно-голубой цвет.

Для справки: Зеленый цвет и его оттенки огню придают также барий, молибден, фосфор, сурьма.

Объяснение:

Почему пламя видимое? Или чем определяется его яркость?

Некоторое пламя почти не видно, а другое наоборот светит очень ярко. Например, водород горит почти совершенно бесцветным пламенем; пламя чистого спирта тоже светит весьма слабо, а свеча и керосиновая лампа горят ярким светящимся пламенем.

Дело в том, что большая или меньшая яркость всякого пламени зависит от присутствия в нем раскаленных твердых частичек.

В топливе в большем или меньшем количестве содержится углерод. Частички углерода, раньше чем сгореть, накаливаются, - оттого-то пламя газовой горелки, керосиновой лампы и свечи светит - т.к. его подсвечивают раскаленные частицы углерода.

Таким образом, можно и несветящееся или слабо светящееся пламя сделать ярким, обогащая его углеродом или раскаляя им негорючие вещества.

Как получить разноцветное пламя?

Для получения цветного пламени к горящему веществу прибавляют не углерод, а соли металлов, окрашивающих пламя в тот или иной цвет.

Стандартный способ окрашивания слабосветящегося газового пламени - введение в него соединений металлов в форме легколетучих солей - обычно, нитратов (соли азотной кислоты) или хлоридов (соли соляной кислоты):

желтое - соли натрия,

красное - соли стронция, кальция,

зеленое - соли цезия (или бора, в виде борноэтилового или борнометилового эфира),

голубое - соли меди (в виде хлорида).

В синий окрашивает пламя селен, а в сине-зеленый - бор.

Этой способностью горящих металлов и их летучих солей придавать определенную окраску бесцветному пламени пользуются для получения цветных огней (например, в пиротехнике).

Чем определяется цвет пламени (научным языком)

Цвет огня определяется температурой пламени и тем, какие химические вещества в нём сгорают. Высокая температура пламени дает возможность атомам перескакивать на некоторое время в более высокое энергетическое состояние. Когда атомы возвращаются в исходное состояние, они излучают свет с определённой длиной волны. Она соответствует структуре электронных оболочек данного элемента.

♣ Окрашивание пламени солями металлов

Соли некоторых элементов-металлов (* каких? ) при внесении в пламя окрашивают его. Это свойство можно использовать в качественном анализе для обнаружения катионов этих элементов в исследуемом образце.

Для проведения эксперимента требуется нихромовая проволоч­ка. Ее следует промыть в конц. HCl и прокалить в пламени горелки. Если пламя при внесении проволочки окрашено, повторить обра­ботку HCl.

Погрузить проволочку в раствор исследуемой соли и внести в пламя. Отметить окраску. После каждого опыта промывать и прока­ливать проволочку до исчезновения окраски пламени.

Опыты по теме «Металлы I и II групп»

1. Окрашивание пламени

Проделать опыт по окрашиванию пламени хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов. * Почему берут хлориды, а не другие соли?

Окрашивание пламени солями (слева направо): лития, натрия, калия, рубидия, цезия, кальция, стронция, бария.

(фото пламени калия – В.В. Загорский)

2. Горение магния на воздухе

Кусочек ленты магния взять тигельными щипцами и сжечь над фарфоровой чашкой. Доказать, что представляет собой продукт. * Как это сделать?

3. Взаимодействие магния с водой и кислотами

А) Налить в пробирку немного воды, добавить фенолфталеин и всыпать немного порошка магния. При необходимости нагреть пробирку. * Вспомните, как кальций взаимодействует с водой.

Б) Налить в одну пробирку 1 мл конц. HCl, а во вторую – 1 мл конц. HNO 3 . Поместить в каждую пробирку по кусочку ленты магния. * Какие продукты образуются? Как это можно доказать?

Опыты по теме «Алюминий»

1. Взаимодействие алюминия с кислотами и щелочами

Изучить в пробирках взаимодействие гранул алюминия с растворами:

	на холоду	при нагревании
конц. H 2 SO 4

Наблюдения оформить в виде таблицы.

* Вспомните, как алюминий реагирует с NaOH.

2. Гидроксид алюминия

Получить гидроксид алюминия в трех пробирках прикапывани­ем 1 М раствора аммиака к 1 мл раствора соли алюминия. Подейство­вать на гидроксид в первой пробирке избытком раствора аммиака, во второй – раствором HCl, в третьей – раствором NaOH. В раствор, полученный в третьей пробирке (* что представляет собой этот раствор? ), пропустить СО 2 . * Как и в каком приборе его получить?

3. Гидролиз солей алюминия

А) Определить рН раствора хлорида алюминия. * Объяснить результат с привлечением константы соответствующего процесса.

Б) К раствору хлорида алюминия прилить 1 М раствор карбона­та натрия.

4. Алюминотермия (один из опытов, на выбор, проводится под тягой, в присутствии преподавателя )

А) Алюминотермическое получение хрома

В шамотовый тигель (или фунтик, сделанный из асбеста) поместить сухую однородную смесь 3 г порошка фторида кальция (* для чего он нужен? ), порошков 1 г Cr 2 O 3 и 0,8 г дихромата калия, 0,5 г свеженапиленного порошка алюминия. Сделать посредине ямку, насыпать в нее смесь порошка магния с пероксидом ба­рия, в которую вставить длинную ленту магния. Тигель поместить в песчаную баню так, чтобы он весь находился в песке. Горящей лучиной, вставленной в длинную стеклянную трубку, поджечь ленту магния. По окончании реакции дать тиглю остыть, разбить его и извлечь «королек» хрома.

(фото В. Богданова)

Б) Алюминотермическое получение железа

В шамотовый тигель (или фунтик, сделанный из асбеста) поместить сухую однородную смесь 1,8 г оксида железа (III) и 0,5 г свеженапиленного порошка алюминия. Сделать посредине ямку, насыпать в нее 0,8 г перманганата калия. В середине кучки перманганата сделать с помощью пустой пробирки еще одну ямку. Тигель поместить в песчаную баню так, чтобы он весь находился в песке. Налить сверху немного глицерина так, чтобы он соприкасался только с перманганатом, но не с поверхностью реакционной смеси. По окончании реакции дать тиглю остыть, разбить его и извлечь «королек» железа.

В фарфоровую чашку поместить немного кристаллического хлорида лития, смочить несколькими каплями спирта и поджечь. Наблюдать ярко-красное окрашивание пламени. Проделать аналогичный опыт с хлоридами натрия, калия, кальция, стронция и бария. Наблюдать соответственно жёлтое, фиолетовое, красно-оранжевое, красное и зелёное окрашивание.

ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ

3. Определение карбонатной жёсткости водопроводной воды.

Мерной колбой или пипеткой отмерить 100 мл водопроводной воды и внести её в колбу для титрования. Добавить 4-6 капель индикатора метилового оранжевого и оттитровать раствором соляной кислоты известной нормальности до изменения окраски раствора с желтой на розовую.

При титровании происходит следующая реакция:

HCO 3 – + H + = H 2 O + CO 2 ­

Повторить титрование 3 раза. Расчет жесткости в ммоль‑экв/л произвести по формуле:

где V (HCl) - средний объём соляной кислоты, пошедший на титрование.

Проделать то же самое для талой воды либо для воды из открытого водоёма. Проанализировать полученные результаты, сравнив жесткость воды.

Вопросы для подготовки:

1. Общая характеристика подгруппы IA. Щелочные металлы в природе, способы их получения. Физические и химические свойства щелочных металлов. Применение щелочных металлов. Соединение щелочных металлов.

2. Магний. Природные соединения. Получение магния. Физические и химические свойства магния. Оксид, гидроксид, соли магния.

3. Подгруппа кальция. Природные соединения, получение металлов подгруппы. Свойства (физические и химические) щелочноземельных металлов. Оксиды и гидроксиды щелочноземельных металлов. Соли щелочноземельных металлов.

4. Металлы, их положение в периодической системе, особенности строения атомов. Общие химические свойства металлов. Ряд стандартных электродных потенциалов.

5. Металлы в современной технике. Основные способы промышленного производства металлов. Электролиз соединений металлов в расплавах и водных растворах. Коррозия металлов и методы защиты от коррозии.

6. Жесткость воды и методы ее устранения.

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 1981. - 640 с.

2. Общая химия. /Под ред. Е.М. Соколовской, Л.С. Гузея. М.: МГУ. 1989. - 640 с.

3. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия. 1981. - 720 с.

4. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. Л.: Химия. 1987. - 264 с.

5. Бабич Л.В., Балезин С.А., Гликина Ф.Б. Практикум по неорганической химии. М.: Просвещение. 1978. - 312 с.

6. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия. 1991. - 432 с.

7. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия. 1979. - 480 с.

8. Шульгин В.Ф. Краткий курс лекций по общей и неорганической химии. Симферополь, Таврический национальный университет им. Вернадского, 2000. - 186 с.

9. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш. шк. 1989. - 528 с.

10. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. М.: Высш. шк. 1988. - 488 с.

Дылдина Юлия

Пламя может иметь разный цвет, все зависит лишь от соли металла, которую в нее добаляют.

Скачать:

Предварительный просмотр:

МАОУ СОШ № 40

Тема

Окрашивание пламени как один из методов аналитической химии.

Дылдина Юдия,

9г кл., МАОУ СОШ № 40

Руководитель:

Гуркина Светлана Михайловна,

Учитель биологии и химии.

Пермь, 2015

1. Введение.
2. Глава 1 Аналитическая химия.
3. Глава 2 Методы аналитической химии.
4. Глава 3 Реакции окрашивания пламени.
5. Заключение.

Введение.

С самого раннего детства меня завораживала работа ученых-химиков. Они казались волшебниками, которые познав какие-то скрытые законы природы, творили неведомое. В руках этих волшебников вещества меняли цвет, загорались, нагревали или охлаждались, взрывались. Когда я пришла на уроки химии, то занавеса начала приподниматься, и я начала понимать, как происходят химические процессы. Пройденного курса химии мне оказалось мало, поэтому я решила поработать над проектом. Хотелось, чтобы тема, над которой я работаю, была содержательной, помогла лучше подготовиться к экзамену по химии и удовлетворила мою тягу к красивым и ярким реакциям.

Окрашивание пламени ионами металлов в разные цвета мы изучаем еще на уроках химии, когда проходим щелочные металлы. Когда я заинтересовалась этой темой, оказалось, что в данном случае, она не раскрыта до конца. Я решила изучить ее более подробно.

Цель: с помощью данной работы я хочу научиться определять качественный состав некоторых солей.

Задачи:

1. Познакомиться с аналитической химией.
2. Изучить методы аналитической химии и выбрать наиболее приемлемый для моей работы.
3. С помощью эксперимента определить какой металл входит в состав соли.

Глава 1.

Аналитическая химия.

Аналитическая химия - раздел химии, изучающий химический состав и отчасти структуру веществ.

Цель данной науки заключается в определении химических элементов или групп элементов, входящих в состав веществ.

Предмет её изучения является совершенствование существующих и разработка новых методов анализа, поиск возможностей их практического применения, исследование теоретических основ аналитических методов.

В зависимости от задачи методов различают качественный и количественный анализ.

1. Качественный анализ - совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, радикалов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе можно использовать легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Такие реакции называют качественными и с помощью них можно с легкостью проверить состав вещества.

Качественный анализ чаще всего проводят в водных растворах. Он основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы веществ, которые там содержатся. Основоположником такого анализа считается Роберт Бойль. Он ввёл это представление о химических элементах как о не разлагаемых основных частях сложных веществ, после чего он систематизировал все известные в его время качественные реакции.

1. Количественный анализ - совокупность химических, физико-химических и физических методов определения соотношения компонентов, входящих в состав

анализируемого вещества. По результатам этого можно определить константы равновесия, произведения растворимости, молекулярные и атомные массы. Такой анализ выполнять сложнее, так как он требует аккуратного и более кропотливого подхода, в ином случае результаты могут давать высокие погрешности и работа будет сведена к нулю.

Количественному анализу обычно предшествует качественный анализ.

Глава 2.

Методы химического анализа.

Методы химического анализа делят на 3 группы.

1. Химические методы основаны на химических реакциях.

В данном случае для анализа можно использовать только такие реакции, которые сопровождаются наглядным внешним эффектом, например изменением окраски раствора, выделением газов, выпадением или растворением осадков и т. п. Эти внешние эффекты и послужат в данном случае аналитическими сигналами. Происходящие химические изменения называют аналитическими реакциями, а вещества, вызывающие эти реакции - химическими реагентами.

Все химические методы делят на две группы:

1. Реакцию проводят в растворе, так называемым «мокрым путем».
2. Способ выполнения анализа с твердыми веществами без использования растворителей, такой способ называют «сухим путем». Он делится на пирохимический анализ и анализ методом растирания. При пирохимическом анализе и сследуемое вещество нагревают в пламени газовой горелки. При этом летучие соли (хлориды, нитраты, карбонаты) ряда металлов придают пламени определенную окраску. Другой прием пиротехнического анализа-получение окрашенных перлов (стекол). Для получения перлов соли и оксиды металлов сплавляют с тетраборатом натрия (Na2 В4О7" 10Н2О) или гидрофосфатом натрия-аммония (NaNH4HP04 4Н20) и наблюдают окраску образующихся стекол (перлов).
3. Метод растирания был предложен в 1898 г. Ф. М. Флавицким. Твердое исследуемое вещество растирают с твердым реагентом, при этом наблюдают внешний эффект. Например, соли кобальта с тиоцианатом аммония могут дать синее окрашивание.

1. При анализе физическими методами изучают физические свойства вещества с помощью приборов, не прибегая к химическим реакциям. К физическим методам можно отнести спектральный анализ, люминесцентный, рентгеноструктурный и другие способы анализов.
2. С помощью физико-химических методов изучают физические явления, которые происходят в химических реакциях. Например, при колориметрическом методе измеряют интенсивность окраски в зависимости от концентрации вещества, в кондуктометрическом анализе измеряют изменение электрической проводимости растворов.

Глава 3.

Лабораторная работа.

Реакции окрашивания пламени.

Цель: Изучить окрашивания пламени спиртовки ионами металлов.

В своей работе я решила воспользоваться методом пиротехнического анализа окрашивания пламени ионами металлов.

Исследуемые вещества: соли металлов (фторид натрия, хлорид лития, сульфат меди, хлорид бария, хлорид кальция, сульфат стронция, хлорид магния, сульфат свинца).

Оборудование: фарфоровые чашки, этиловый спирт, стеклянная палочка, концентрированная соляная кислота.

Для проведения работы, я делала раствор соли в этиловом спирте, а затем поджигала. Свой опыт я провела несколько раз, на последнем этапе были отобраны наилучшие образцы, поле чего мы сделали видео.

Выводы:

Летучие соли многих металлов окрашивают пламя в различные цвета, характерные для этих металлов. Окраска зависит от раскаленных паров свободных металлов, которые получаются в результате термического разложения солей при внесении их в пламя горелки. В моем случае к таким солям относились, фторид натрия и хлорид лития, они дали яркие насыщенные цвета.

Заключение.

Химический анализ используется человеком в очень многих областях, на уроках же химии мы знакомимся лишь с небольшой областью этой сложной науки. Приемы, которые используются в пирохимическом анализе, используются в качественном анализе как предварительное испытание при анализе смеси сухих веществ или как проверочные реакции. В качественном анализе реакции «сухим» путем играют только вспомогательную роль, их используют обычно в качестве первичных испытаний и проведения проверочных реакций.

Кроме того, данные реакции используются человеком и в других отраслях, к примеру в фейерверках. Как мы знаем, фейерверк это декоративные огни разнообразных цветов и форм, получаемые при сжигании пиротехнических составов. Так вот в состав фейерверка пиротехники добавляют разнообразные горючие вещества, среди которых широко представлены неметаллические элементы (кремний, бор, сера). В процессе окисления бора и кремния выделяется большое количество энергии, но не образуются газовые продукты, поэтому эти вещества применяются для изготовления взрывателей замедленного действия (чтобы воспламенить другие составы в определенное время). Многие смеси включают органические углеродсодержащие материалы. Например, древесный уголь (применяется в дымном порохе, снарядах для фейерверков) или сахар (дымовые гранаты). Используются химически активные металлы (алюминий, титан, магний), чье горение при высокой температуре дает яркий свет. Это их свойство стали использовать для запуска фейерверков.

В процессе работы, я поняла насколько сложно и важно работать с веществами, не все удалось в полной мере, как бы хотелось. Как правило, на уроках химии не хватает практикой работы, благодаря которой отрабатываются теоретические навыки. Проект помог мне развить этот навык. Кроме того, я с большим удовольствием познакомила, своих одноклассников с результатами своей работы. Это помогло им закрепить теоретический знания.