Фараонові змії. "Фараонові змії": цікава хімія
На фото - так звана «фараонова змія», результат реакції розкладання (Hg (NCS) 2). Взагалі, фараоновими зміями називають цілий ряд хімічний перетворень, які супроводжуються утворенням великої обсягу пористого продукту реакції з невеликого обсягу вихідних речовин. Їх часто використовують в якості демонстраційного експерименту для наочної ілюстрації того, що в результаті хімічної реакції може відбуватися багаторазове зміна обсягу реагуючих речовин. Такі хімічні процеси супроводжуються бурхливим виділенням газу і виглядають так, як ніби з суміші реагентів виповзає змія або з'являються щупальця небаченого прибульця.
Назва експерименту відсилає нас до тексту Старого Завіту. У розділі сьомої книги Виходу написано: «І кинув Аарон [старший брат Мойсея і його сподвижник при звільненні євреїв з єгипетського рабства] жезл свою перед лицем фараона, і він [жезл] стала вужем. І покликав фараон також мудреців та ворожбитів, і вони, чарівники єгипетські зробили те ж своїми чарами: кожен з них кинув свій жезл, і вони зробилися зміями, але жезл Аарона проковтнула палиці їхні ».
Деякий час знахідка Велера - феєрверк під назвою «фараонова змія» ( «Pharaoschlange») - був популярний в Німеччині на наукових шоу, але потім його заборонили показувати де-небудь окрім стін хімічних лабораторій. Заборона на фараонові змії був введений тоді, коли за трагічних обставин були відкриті токсичні властивості Hg (NCS) 2 - кілька дітей отримали смертельні отруєння, прийнявши тиоцианат ртуті (II) за цукерки і з'ївши його.
Тіоціанат ртуті (II) - тверда речовина білого кольору, практично не розчинна у воді (при 20 ° С в 100 мілілітрах води розчиняється 0,069 грам Hg (NCS) 2). Отримують його майже так само, як його отримав Велер, - за допомогою реакції між розчинами нітрату або хлориду ртуті (II) з тиоцианатом калію. При нагріванні тиоцианата ртуті (II) до 165 ° С починається його мимовільне розкладання з виділенням тепла, і білий порошок перетворюється в об'ємну і пористу коричневу масу, яка не розчиняється у воді. В основному змія складається з нітриду вуглецю (C 3 N 4). Основна реакція розкладання тіоціанат ртуті (II) описується наступним рівнянням:
2Hg (NSC) 2 → 2HgS + CS 2 + C 3 N 4
При нагріванні C 3 N 4 частково розкладається з утворенням диціану і молекулярного азоту:
3C 3 N 4 → 3 (CN) 2 + N 2
Утворений в результаті розкладання тіоціанат ртуті (II) сульфід ртуті (II) може далі реагувати з киснем повітря, в результаті чого утворюється металева ртуть, пари якої летючі. Тому для безпеки при проведенні демонстраційного експерименту розкладається тиоцианат ртуті (II) зазвичай накривають скляним ковпаком.
HgS + O 2 → Hg + SO 2
Дисульфід вуглецю (CS 2), що утворюється при розкладанні тиоцианата ртуті, легко загорається і теж може горіти в кисні повітря з утворенням вуглекислого і сірчистого (SO 2) газів:
CS 2 + 3O 2 → CO 2 + 2SO 2
Як і всі солі ртуті, тіоціанат токсичний. Його напівлетальні доза (LD 50), становить 46 мг / кг (для щурів при оральному введенні), особливо швидко ця речовина потрапляє в організм через слизові оболонки, всмоктується через шкіру. З цієї причини, а також через можливе виділення парів ртуті, підготовка до експерименту і його проведення вимагають не тільки обережності і уваги, але і дотримання техніки безпеки - змію з Hg (NCS) 2 можна показувати тільки в спеціальному лабораторному приміщенні з хорошою витяжною вентиляцією. Цей досвід дуже видовищний: з 0,5 грам Hg (NCS) 2 можна отримати змію завдовжки до 30 см.
Якщо ж ви хочете подивитися фараона змію у себе на кухні або показати її на святі в актовому залі школи або дитячого садка, то найбезпечніший варіант - глюконатная фараонова змія. Для отримання такої змії досить нагріти таблетку глюконату кальцію, який можна купити в будь-якій аптеці, до 120 ° С (під час експериментів найчастіше глюконат кальцію розміщують на таблетці сухого пального, яку підпалюють). Глюконат кальцію почне розкладатися, і з його таблетки виповзе світло-сіра змія з білими плямами. З однієї таблетки масою 0,5 грам можна отримати змію завдовжки до 10-15 см.
Розкладання глюконату кальцію призводить до утворення оксиду кальцію, вуглецю, вуглекислого газу і води:
Са 2 + O 2 → 10C + 2CO 2 + CaO + 10H 2 O
Світлий відтінок фараоновой змії з глюконату кальцію надає оксид кальцію. Недоліком утворюється змії є - її крихкість: вона легко розсипається.
Аркадій Курамшин
содова гадюка
Це дуже простий і витончений досвід. Щоб його здійснити, в їдальню тарілку насипають 3 - 4 чайні ложки сухого просіяного річкового піску і роблять з нього гірку з поглибленням в вершині. Потім готують реакційну суміш, що складається з 1 чайної ложки цукрової пудри і 1/4 чайної ложки бікарбонату натрію (харчової соди). Просочують пісок 96-98% -ним етанолом і засипають в поглиблення гірки приготовлену реакційну суміш, а після цього підпалюють спирт. Через 3 - 4 хвилини на поверхні суміші з'являються чорні кульки, а біля основи гірки - чорна рідина. Коли майже весь спирт згорить, суміш чорніє і з піску повільно виповзає звивається товста чорна "гадюка". У підстави вона оточена коміром догораючого спирту.
Діоксид вуглецю СО 2, що виділяється при розкладанні бікарбонату натрію і горінні етилового спирту відповідно до реакції:
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Спучує палаючу масу, змушуючи її повзти, як змія. Чим довше горить спирт, тим довше виходить змія, що складається з карбонату натрію, змішаного з найдрібнішими частинками вугілля, який утворюється при окисленні цукру.
Селітряних "змія"
Таку змію можна спостерігати, якщо для досвіду з підпалом цукру і спирту використовувати нітрат амонію. В цьому випадку реакційна суміш повинна складатися з 1/2 чайної ложки нітрату амонію і 1/2 чайної ложки цукрового піску, ретельно перетертих в ступці. Цю суміш засипають в поглиблення просоченої етиловим спиртом пісочної гірки, а потім запалюють спирт. Після того як він майже весь вигорить, з вершини гори починає сповзати "гадюка".
Її поява на світ викликано реакцією нітрату амонію з цукром:
2NH 4 NO 3 + C 12 H 22 O 11 = 11C + 2N 2 + CO 2 + 15H 2 O
Приводять у рух "гадюку" знову-таки утворюються гази: азот N 2, діоксид вуглецю CO 2 і пари води.
Чорний "удав" зі склянки
Цей досвід є захоплююче видовище. Цукрову пудру в кількості 75 г поміщають в високий скляний стакан, змочують її 5-7 мл води і перемішують довгою скляною паличкою. Потім до вологого цукру доливають по цій паличці 30-40 мл концентрованої сірчаної кислоти Н 2 SO 4. (Обережно!)
Потім швидко перемішують вміст скляною паличкою, яку залишають в склянці, заповненому сумішшю. Через одну-дві хвилини вміст склянки починає чорніти, спучуватися і у вигляді об'ємистої, пухкої і пористої маси підніматися, захоплюючи вгору скляну паличку. Суміш в стакані сильно розігрівається і навіть трохи димить. Вона повільно виповзає зі склянки.
Сірчана кислота окисляє сахарозу C 12 H 22 O 11 і перетворюється в діоксид сірки SO 2. Одночасно виходить діоксид вуглецю СО2. Ці гази спучують утворюється вугілля і виштовхують його з склянки разом з паличкою. Рівняння, що передає ці хімічні перетворення, таке:
C 12 H 22 O 11 + 2H 2 SO 4 = 11C + 2SO 2 + CO 2 + 13H 2 O
Діоксиди вуглецю і сірки разом з парами води збільшують обсяг реакційної маси і змушують її переміщатися. Можна також додати сірчану кислоту в стакан з сухим цукром. Речовини перемішують скляною паличкою, після чого склянку ставлять в банку з гарячою водою. Менш ніж через хвилину почнеться бурхлива реакція. З склянки "вистрілить" стовпчик чорної маси.
В іншому варіанті досвіду гарячу кислоту обережно доливають в стакан з цукром. Даний досвід уже був описаний в минулому номері журналу.
фараоновими зміяминазивають цілий ряд реакцій, які супроводжуються утворенням пористого продукту з невеликого обсягу реагуючих речовин. Ці реакції супроводжуються бурхливим виділенням газу. У підсумку виглядає реакція так, ніби з суміші реагентів виповзає велика змія і повзе по столу, як справжня.
На цій сторінці ви дізнаєтеся про реакції, що супроводжуються утворенням "фараонових змій", познайомитеся з рівняннями цих реакцій і зможете подивитися вражаючі відеоролики, яке демонструє хід таких реакцій. Частина з цих реакцій можна відтворити навіть в домашніх умовах або в шкільній лабораторії - з дотриманням усіх правил безпеки, зрозуміло. А інша частина реакцій, на щастя, вимагає наявності таких реагентів, яких ви ніде, крім як у спеціалізованих лабораторіях, не знайдете. На щастя - тому що багато хто з них високотоксичні, і експериментувати з ними категорично не рекомендується.
1. Розпад роданида (тиоцианата) ртуті - Hg (CNS) 2
Термічний розклад роданида ртуті йде за рівнянням:
2 Hg (SCN) 2 = 2 HgS + CS 2 + C 3 N 4
CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2
При нагріванні роданида ртуті утворюються чорна сіль - сульфід ртуті, нітрид вуглецю жовтого кольору і дисульфід вуглецю CS 2. Останній на повітрі запалюється і згорає, утворюючи діоксид вуглецю CO 2 і діоксид сірки SO 2.
Нітрид вуглецю спучується утворюються газами, при русі він захоплює чорний сульфід ртуті (II), і виходить жовто-чорна пориста маса.
В результаті з шматочка роданида ртуті вилазить велика "змія" чорно-жовтого кольору, схожа на вужа, а то й не одна. Блакитне полум'я, з якого виповзає "змія" - це полум'я палаючого сірковуглецю CS 2. З 1 г тиоцианата амонію і 2,5 г нітрату ртуті в умілих руках може вийти змія завдовжки 20-30 см.
Розкладання тиоцианата ртуті - перша з відкритих реакцій цього типу. Її першовідкривач - студент Гейдельберзького університету Фрідріх Велер (1800-1882). Якось раз восени 1820 роки, змішуючи водні розчини тіоціанат амонію NH 4 NCS і нітрату ртуті Hg (NO 3) 2, він виявив, що з розчину випадає білий осад. Велер отфильтровал розчин і висушив осад отриманого тиоцианата ртуті Hg (NCS) 2. З цікавості дослідник підпалив його. Осад загорівся і сталося диво: з непоказного білого грудочки, звиваючись, виповзла і стала рости довга чорно-жовта "змія".
Cолі ртуті отруйні, і робота з ними вимагає обережності і уваги. Безпечніше показувати змію Дихроматні.
2. Дихроматні змія
Спосіб 1.Змішують 10 г дихромата калію K 2 Cr 2 O 7, 5 г нітрату калію KNO 3 і 10 г цукру (сахарози) C 12 H 22 O 11. Потім розтирають суміш в ступці і зволожують етиловим спиртом C 2 H 5 OH або колодієм (він продається в аптеці). Потім цю суміш спресовують в скляній трубочці діаметром 5-8 мм.
Отриманий стовпчик виштовхують з трубочки і підпалюють з одного кінця. Спалахує ледь помітний вогник, з-під якого починає виповзати спочатку чорна, а потім зелена «змія». Стовпчик суміші діаметром 4 мм горить зі швидкістю 2 мм в секунду. При горінні він може подовжиться в 10 разів!
Реакція горіння сахарози в присутності двох окислювачів - нітрату калію і дихромата калію - досить складна. Продукти реакції - чорні частинки сажі, зелений оксид хрому (III) Cr 2 O 3, розплав карбонату калію K 2 CO 3, діоксид вуглецю CO 2 і нітрит калію KNO 2. Вуглекислий газ CO 2 спучує суміш твердих продуктів і змушує її рухатися.
Спосіб 2.Змішати 1 г дихромата амонію (NH 4) 2 Cr 2 O 7 2 г нітрату амонію NH 4 NO 3 і 1 г цукрової пудри. Змочити суміш водою, виліпити з неї паличку і висушити на повітрі. Якщо паличку підпалити, з неї в різні боки поповзуть чорно-зелені «змії».
При підпалюванні суміші відбуваються такі реакції:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O,
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O,
C 12 H 22 O 11 + 6O 2 = 6CO 2 + 11H 2 O + 6C.
При розкладанні дихромата амонію утворюються азот N 2, водяна пара і зелений оксид хрому (III) Cr 2 O 3. Реакція протікає з виділенням теплоти. В реакції термічного розкладання нітрату амонію виділяється безбарвний газ - оксид діазота N 2 O, який вже при слабкому нагріванні розкладається на кисень O 2 і азот N 2. Горіння цукру дає ще один газ - діоксид вуглецю CO 2, до того ж відбувається обвуглювання - виділення вуглецю. Великий обсяг газів плюс тверді продукти окислення - ось секрет «зміїного» поведінки суміші.
3. Гадюка з соди і цукру
Для проведення цього досвіду в їдальню тарілку насипають 3-4 ложки сухого просіяного річкового піску і роблять з нього гірку з поглибленням в вершині. Потім готують суміш, що складається з 1 чайної ложки цукрової пудри і 1/4 чайної ложки гідрокарбонату натрію NaHCO 3 (питна сода). Пісок просочують 96-98% -м розчином етанолу C 2 H 5 OH і насипають в поглиблення гірки приготовлену реакційну суміш. Потім підпалюють гірку.
Спирт спалахує. Через 3-4 хвилини на поверхні суміші з'являються чорні кульки, а біля основи гірки - чорна рідина. Коли майже весь спирт згорить, суміш чорніє, і з піску повільно виповзає звивається товста чорна «гадюка». У підстави вона оточена «коміром» догораючого спирту.
У цій масі відбуваються такі реакції:
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2,
C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O
Діоксид вуглецю CO 2, що виділяється при розкладанні бікарбонату натрію і горінні етилового спирту, а також водяні пари спучують палаючу масу, змушуючи її повзти, як змія. Чим довше горить спирт, тим довше виходить «змія». Вона складається з карбонату натрію Na 2 CO 3, змішаного з найдрібнішими частинками вугілля, утвореного при горінні цукру.
Замість бікарбонату натрію можна використовувати нітрат амонію NH 4 NO 3. В столову тарілку насипають 3-4 ложки просіяного річкового піску, роблять з нього гірку з поглибленням в вершині і готують реакційну суміш, що складається з 1/2 чайної ложки нітрату амонію і 1/2 чайної ложки цукрової пудри, ретельно перетертих в ступці. Потім в поглиблення гірки наливають 1/2 столової ложки етилового спирту і насипають 1 чайну ложку приготованої нитратно-цукрової суміші. Тепер, якщо підпалити спирт, на поверхні суміші відразу ж з'являються чорні кульки обвуглене цукрового піску, і слідом за ними виростає чорний блискучий і товстий "черв'як". Якщо нитратно-цукрової суміші було взято не більше 1 чайної ложки, то довжина черв'яка не перевищить 3-4 см. А його товщина залежить від діаметра поглиблення гірки.
Поява черв'яка викликано взаємодією нітрату амонію з цукром, яке виражається наступним рівнянням:
2NH 4 NO 3 + C 12 H 22 O 11 = 11C + 2N 2 + CO 2 + 15H 2 O.
"Хробака" надають руху гази: азот N 2, діоксид вуглецю CO 2 і пари води.
5. «Чорний удав» зі склянки
Цей досвід є вражаюче видовище. Цукрову пудру в кількості 75 г поміщають в високий скляний стакан, змочують її 5-7 мл води і перемішують довгою скляною паличкою. Потім до вологого цукру доливають по цій паличці 30-40 мл концентрованої сірчаної кислоти H 2 SO 4. Потім суміш швидко перемішують скляною паличкою і залишають в склянці.
Через 1-2 хвилини вміст склянки починає чорніти, спучуватися і у вигляді об'ємистої, пухкої і пористої маси підніматися, захоплюючи вгору скляну паличку. Суміш в стакані сильно розігрівається, навіть трохи димить, - і повільно виповзає зі склянки.
Сірчана кислота віднімає від цукру (сахароза C 12 H 22 O 11) воду, руйнуючи його молекулярну структуру, і окисляє його, перетворюючись при цьому в діоксид сірки SO 2. При окисленні цукру виходить діоксид вуглецю CO 2. Ці гази спучують утворюється вугілля і виштовхують його з склянки разом з паличкою.
Рівняння, що передає ці хімічні перетворення, виглядає так:
C 12 H 22 O 11 + 2H 2 SO 4 = 11C + 2SO 2 + CO 2 + 13H 2 O.
Діоксиди вуглецю і сірки разом з парами води збільшують обсяг реакційної маси і змушують її підніматися вгору в вузькому стакані.
Для проведення цього досвіду вам слід запастися терпінням, але воно того варте!
Для досвіду знадобиться уротропін (гексаметилентетрамін - (CH 2) 6 N 4). Таблетки уротропіну можна купити в аптеці - це антисептичний препарат. Підійде також "твердий спирт" (сухе пальне) - його можна придбати в господарському магазині. Тільки переконайтеся що сухе пальне, яке ви купуєте, містить уротропін - воно буває різних видів. Щоб переконатися, що сухе пальне містить уротропін, проведіть простий досвід. Відламайте кілька шматочків сухого пального, покладіть їх у пробірку і трохи нагрійте. Якщо воно складається з уротропіну, ви відчуєте запах аміаку.
Щоб зробити "змію", потрібно виконати наступні дії. Одну таблетку "твердого спирту" або аптечного уротропіну покладіть на блюдце і 3-4 рази просочіть концентрованим водним розчином нітрату амонію NH 4 NO 3, капая його з піпетки, а потім висушуючи. Кожен раз треба наносити по 5-10 крапель (0,5 мл розчину).
Висушування таблеток - сама втомлива частина досвіду: при кімнатній температурі на повітрі воно триває занадто довго. Але підвищувати температуру для прискорення процесу можна - уротропін розкладається при високій температурі. Тим більше не можна сушити таблетки на відкритому вогні: вони можуть спалахнути.
Просочену і висушену таблетку на блюдце слід підпалити з одного боку. І тут почнуться чудеса: з'являться чорні кульки киплячій рідини, які зливаються разом і утворюють подобу росте "хвоста". Він згинається, а за ним з вогню виростає товсте тіло "змії". "Змія" зростає, впирається хвостом в блюдце, починає згинатися.
Розкладання уротропіну (CH 2) 6 N 4 в суміші з нітратом амонію NH 4 NO 3 призводить до утворення пористої маси, що складається з вуглецю, і великої кількості газів - двоокису вуглецю СО2, азоту N 2 і води:
(CH 2) 6 N 4 + 2NH 4 NO 3 + 7О 2 = 10C + 6N 2 + 2CO 2 + 16H 2 O
Цікаво, що якщо змішати хімічно чистий уротропін і нітрат амонію, то розкладаються, не утворюючи твердих продуктів. Але в таблетки на стадії їх формування додають сполучні речовини - парафін і тальк. Ось чому з'являється "тіло змії". А що виділяються гази спучують і рухають його.
Це найпростіший і безпечний спосіб отримання глюконатной змії - для цього досить піднести до полум'я таблетку глюконатукальцію, Який продається в кожній аптеці. Можна покласти таблетку глюканату кальцію на таблетку сухого спирту і підпалити його. З таблетки виповзе світло-сіра "змія" з білими плямами, обсяг якої набагато перевищує обсяг вихідної речовини - вона може досягти довжини 10-15 см.
Розкладання глюконату кальцію, що має склад Са 2 · H 2 O призводить до утворення оксиду кальцію, вуглецю, вуглекислого газу і води.
Світлий відтінок «змії» надає оксид кальцію.
Недоліком утворюється «змії» є її крихкість - вона досить легко розсипається.
8. Фараоновий змія з сульфаниламида
Дуже простий спосіб отримання «фараонових змій» - це окисне розкладання сульфаніламідних лікарських препаратів (до них відносяться, наприклад, стрептоцид, сульгин, сульфадиметоксин, етазол, сульфадимезин, фталазол, бісептол). В ході окислення сульфаніламідних препаратів виділяється багато газоподібних продуктів реакції (SO 2, H 2 S, N 2, пари води), які спучують масу і формують пористу «змію».
Дослід проводять тільки під тягою!
На таблетку сухого пального поміщають 1 таблетку лікарського препарату і підпалюють пальне. При цьому відбувається виділення блискучою «фараоновой змії» сірого кольору.
За своєю структурою «змія» нагадує кукурудзяні палички. Якщо виділяється «змію» акуратно підчепити пінцетом і обережно витягати, то можна отримати досить довгий «екземпляр».
9. Розпад нітроацетаніліда
Для досвіду знадобляться: фарфоровий тигель, трикутник, штатив, пальник, скляна паличка, шпатель. Дотримуватися правил роботи з концентрованої сірчаної кислотою. При виконанні досвіду не нахилятися над тиглем. Досвід виконується під тягою.
Змішаємо в фарфоровому тиглі органічна речовина білого кольору - нітроацетанілід і сірчану кислоту. Нагріємо суміш. Через кілька секунд з тигля вистрілить маса чорного кольору. Виділяються гази роблять масу дуже пористої і пухкої.
Чорний колір масі надає вуглець, утворюється у великих кількостях. У ще більших кількостях в ході реакції утворюються гази SO 2, NO 2 і CO 2, які вспенивают вуглець.
До речі ...
А чому "фараонові змії"? Змії - зрозуміло, але чому фараонові? У літературі можна знайти таке пояснення: "В одному з біблійних переказів говориться, як пророк Мойсей, вичерпавши всі інші аргументи в суперечці з фараоном, зробив чудо, перетворивши жезл в звивалася змію ... Фараон був осоромлений і наляканий, Мойсей отримав дозвіл покинути Єгипет , а світ отримав чергову загадку ". Звучить вичерпно, але тільки є заковика: згідно Біблії (книга "Вихід"), пророк Мойсей переконав фараона відпустити з рабства євреїв, використавши куди потужні аргументи; їх назвали "Десять страт єгипетських". Це були різні біди, які Господь насилав на Єгипет після чергової відмови фараона відпустити єврейський народ. Жодна з них, до речі, ніяк не була пов'язана зі зміями. Частина з цих жахливих чудес дійсно супроводжувалися помахами знаменитим жезлом. А знаменитий він тим, що йому дійсно доводилося побути змією, але створив це диво зовсім не Мойсей, а сам Господь, коли покладав на нього велику місію, а Мойсей став проявляти слабкодухість.
Таким чином, залишається незрозумілим, чому хімічних змій назвали "фараоновими". Можливо, лише тому, що таке назва звучить солідно - до пари ефектності цього типу реакцій.
При підготовці матеріалу використана інформація з сайту
Федеральне агентство з освіти РФ
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Тульський державний університет
Кафедра хімії
Курсова робота
по неорганічної хімії
«Синтез тиоцианата ртуті (ΙΙ)»
Виконала студентка гр. 430481:
Родичева А. С.
Науковий керівник:
доцент кафедри хімії Бородіна Л. П.
Тула 2009 р
1. Введення
2. Літературний огляд
3. 2.1. Загальна характеристика ртуті
4. 2.1.1. Найважливіші характеристики ртуті
5. 2.1.2. отримання ртуті
6. 2.1.3. застосування ртуті
7. 2.1.4. Отруєння ртуттю та її сполуками
8. 2.2. Родан (SCN) 2
9. 2.3. тіоціанова кислота
10. 2.3.1. Найважливіші характеристики тіоціанової кислоти
11. 2.3.2. отримання HCSN
12. 2.3.3. Застосування роданістоводородной кислоти
13. 2.4. Тіоціанати не органічне
14. 2.4.1. Загальна характеристика деяких тіоціанатів
15. 2.4.2. отримання тіоціанатів
16. 2.4.3. Комплексні сполуки тіоціанатів
17. 2.4.4. застосування тіоціанатів
18. 2.5. Тіоціанат (роданид) ртуті (ΙΙ
19. 2.5.1. Історична довідка
20. 2.5.2. Отримання Hg (SCN) 2
21. 2.5.3. Реакції характерні для Hg (SCN) 2
22. 2.5.4. Застосування тиоцианата ртуті (ΙΙ
23. 2.6 Токсикологічний аспект
3. Експериментальна частина.
5. Список використаної літератури
1. Введення
Метою даної курсової роботи є вивчення способів синтезу тіоціанатів, зокрема тіоціанат ртуті (ΙΙ). Властивості сполук ртуті (II) специфічні, тому вони цікаві для вивчення.
Завданням даної роботи є синтез тиоцианата ртуті (II) і вивчення його властивостей.
Тіоціанати лужних металів і амонію отримують при уловлюванні ціаністих сполук, що містяться в коксовому газі, розчинами відповідних полісульфідів. Крім того, NH 4 NCS отримують взаємодією NH 3 з CS 2, a KNCS і NaNCS отримують сплавом KCN або NaCN з сіркою. Інші тіоціанати синтезують обмінної реакцією сульфатів, нітратів або галогенідів металів з тиоцианатом Ba, До або Na, або взаємодією гідроксидів або карбонатів металів з HNCS. CuSCN виходять з тіоціанатів лужних металів, гідросульфіту натрію і сульфату міді. Ca (SCN) 2 * 3H 2 O отримують дією оксиду кальцію на тіоціанат амонію.
2. Літературний огляд
2.1. Загальна характеристика ртуті
Ртуть - один з семи металів, відомих з найдавніших часів. У металевому стані Hg - сріблясто-білого кольору і при кімнатній температурі знаходиться в рідкому стані і при невеликому нагріванні легко переходить в пар.
Ртуть належить до числа досить рідкісних елементів (в земній корі її 4,5 * 10 -6%. Приблизно стільки ж Hg міститься у вивержених гірських породах.) У земній корі Hg переважно розсіяна; осідає з гарячих вод, утворюючи ртутні руди (вміст в них ртуті приблизно 5-7%), відомо 35 рудних мінералів. У вільному вигляді вона зустрічається у вигляді вкраплень в гірські породи, але вкрай рідко, виділяється з морської води.
2.1.1 Найважливіші характеристики ртуті
Особливістю електронної будови атома ртуті є повністю сформована «подвнешняя» d 10 оболонка. Наявність замкнутої і тому дуже стабільною d 10 електронної оболонки обумовлюється несхильністю ртуті проявляти в своїх гетерогенних сполуках більш високий ступінь окислення, ніж 2+. Разом з тим валентні можливості ртуті дуже великі, завдяки легкій деформованості все тієї ж d 10 електронної оболонки. Виникає в результаті деформації додатковий ефект поляризації робить можливим утворення ковалентних зв'язків, що різко розширює коло реалізованих реакцій і з'єднань.
2.1.2 Отримання ртуті
Промисловим способом її отримують з основного мінералу - сульфіду (кіноварі) при окисленні випалюванні:
HgS + O 2 = Hg + SO 2
Горна гази, пройшовши пилеуловітельную камеру, надходять в трубчастий холодильник з нержавіючої сталі або монель-металу. Рідка ртуть стікає в залізні приймачі. Для очищення сиру ртуть пропускають тонкою цівкою через високий (1 - 1,5 м) посудину з 10% -ної HNO 3, промивають водою, висушують і переганяють у вакуумі.
Можливо, також гідрометалургійне витяг ртуті з руд і концентратів розчиненням HgS в сірчистому натрію з подальшим витісненням ртуті алюмінієм. Розроблено способи вилучення ртуті електролізом сульфідних розчинів.
2.1.3 Застосування ртуті
Ртуть має широке застосування. Наприклад: ртутна сіль хромової кислоти-чудова зелена фарба по кераміці; Сильний отрута сулема HgCl 2, вкрай потрібна в гальванопластике, у виробництві олов'яних і цинкових сплавів тонкої структури, в процесах гравірування і літографії, навіть в фотографії. Промисловий каталіз теж не обходиться без з'єднань ртуті. Один із способів отримання оцтової кислоти і етилового спирту заснований на реакції, відкритої російським вченим М.Г. Кучеровим. Сировиною служить ацетилен. У присутності каталізаторів - солей ртуті - він реагує з водяною парою і перетворюється в оцтовий альдегід. Окислюючи ця речовина, отримують оцтову кислоту, відновлюючи - спирт. Ті ж солі допомагають отримувати з нафталіну фталеву кислоту - важливий продукт основного органічного сінтеза.Ртутнимі фарбами покривають днища кораблів, щоб вони не обростали черепашками. Інакше корабель знижує швидкість, перевитрачається паливо. Найвідоміша з фарб такого типу робиться на основі кислої ртутної солі миш'яковистою кислоти HgHAsO 4. Хоча все ртутні солі отруйні, багато хто з них використовуються медициною, і, мабуть, це одне з найдавніших їх застосувань. Сулема HgCl 2 - отрута, а й одне з перших антисептичних засобів. Ціанід ртуті використовували у виробництві антисептичний мила. Жовту окис ртуті досі застосовують при лікуванні очних і шкірних захворювань. Каломель Hg 2 Cl 2 - загальновідоме проносний засіб. Органічні антисептики на основі сполук ртуті придатні навіть для обробки слизових оболонок. Також ртуть використовується для створення наукових приладів (барометрів, термометрів, і т. Д.) І амальгамирования золота і срібла. Всі солі ртуті отруйні, і це вимагає великої обережності при роботі з ними.
2.1.4 Отруєння ртуттю та її сполуками
Отруєння ртуттю та її сполуками можливі на ртутних рудниках і заводах, при виробництві деяких вимірювальних приладів, ламп, фармацевтичних препаратів, інсектофунгицидов і ін.
Основну небезпеку представляють пари металевої ртуті, виділення яких з відкритих поверхонь зростає при підвищенні температури повітря. При вдиханні ртуть потрапляє в кров. В організмі ртуть циркулює в крові, з'єднуючись з білками; частково відкладається в печінці, в нирках, селезінці, тканини мозку та ін. Токсична дія пов'язана з блокуванням сульфгідрильних груп тканинних білків, порушенням діяльності головного мозку (в першу чергу, гіпоталамуса). З організму ртуть виводиться через нирки, кишечник, потові залози і ін.
Гострі отруєння ртуттю і її парами зустрічаються рідко. При хронічних отруєннях спостерігаються емоційна нестійкість, дратівливість, зниження працездатності, порушення сну, тремтіння пальців рук, зниження нюху, головні болі. Характерна ознака отруєння - поява по краю ясен облямівки синьо-чорного кольору; ураження ясен (розрихленість, кровоточивість) може привести до гінгівіту і стоматиту. При отруєннях органічними сполуками ртуті (діетілмеркурфосфатом, диетилртуть, етилмеркурхлорид) переважають ознаки одночасного ураження центральної нервової (енцефало-поліневрит) і серцево-судинної систем, шлунка, печінки, нирок. [ 5]
2.2 Родан
Родан, діродан, (SCN) 2 був вперше отриманий у вільному стані в 1919 році Зёдербекком при дії брому, розчиненого в сірководні, на роданид срібла:
2 AgSCN + Br 2 = 2 AgBr + ( SCN ) 2
(SCN) 2 стійкий тільки при зниженні температури. Розплав незабаром спонтанно розкладається з виділенням жовтого диму і з освітою цегляно-червоного аморфного твердого речовини. Трохи стійкіше родан в розчинах. Добре розчинний у сірковуглецю і чотирихлористий вуглець. В органічних розчинниках відбувається розкладання, повільно при низьких температурах, миттєво при кімнатній. При цьому виділяється аморфна речовина, яке отримав ще Лібіх, намагаючись приготувати вільний родан шляхом окислення ціанадов хлором у водних розчинах. (SCN) 2 негайно розкладає воду.
3( SCN ) 2 + 4 H 2 O = HCN + 5 HNCS + H 2 SO 4
У хімічному відношенні вільний родан дуже нагадує йод. Він вступає в реакцію з металами. (SCN) 2 здатний витісняти вільний йод з иодидов і сам може бути витіснений надлишком йоду:
I 2 + 2 SCN - = 2 I - + ( SCN ) 2
Для багатьох уроки хімії є справжньою мукою. Але ж якщо хоч трохи розбиратися в цьому предметі, то можна проводити цікаві досліди і отримувати від цього задоволення. Та й учителям не завадить зацікавити своїх учнів. Для цього відмінно підійдуть так звані фараонові змії.
походження назви
Достовірно походження назви "фараонові змії" не знає ніхто, але приурочують його до біблійним подіям. Для того щоб справити враження на фараона, пророк Мойсей за порадою Господа кинув свою палицю об землю, і він перетворився на змію. Опинившись в руках у обраного, плазун стало знову посохом. Хоча насправді між тим, як виходять ці досліди, і біблійними подіями немає нічого спільного.
З чого можна отримати "фараонових змій"
Найбільш поширеним речовиною для отримання змій є роданид ртуті. Однак досліди з ним можна проводити тільки в добре обладнаній хімічної лабораторії. Речовина токсична і має неприємний стійкий запах. А "фараонова змія" в домашніх умовах може бути створена з таблеток, які продаються в будь-якій аптеці без рецепта, або мінеральних добрив з господарського магазину. Для проведення досліду використовується глюконат кальцію, уротропін, сода, цукрова пудра, селітра і багато речовин, які можна придбати в аптеці або магазині.
"Змії" з таблеток, що містять сульфаніламіди
Найпростіше провести вдома досвід "Фараонові змії" з лікарських групи. Це такі засоби, як "Стрептоцид", "Бісептол", "Сульфадимезин", "Сульфадиметоксин" та інші. є в будинку практично у кожного. "Фараонові змії" з сульфаніламідів виходять блискучого сірого кольору, по структурі вони нагадують кукурудзяні палички. Якщо акуратно підхопити затискачем або пінцетом "голову" змійки, то можна витягнути з однієї таблетки досить довгу рептилію.
Для того щоб провести "Фараоновий змія", знадобиться пальник або й перераховані вище лікарські препарати. Кілька таблеток викладається на який підпалюється. При протіканні реакції виділяються такі речовини, як азот, сірководень і водяні пари. Формула реакції наступна:
З 11 H 12 N 4 O 2 S + 7O 2 = 28C + 2H 2 S + 2SO 2 + 8N 2 + 18H 2 O
Такий досвід потрібно проводити дуже акуратно, оскільки сірчистий газ дуже токсичний, так само, як і сірководень. Тому якщо немає можливості провітрювати під час експерименту кімнату або включити витяжку, краще зайнятися цим на вулиці або в спеціально обладнаній лабораторії.
"Змії" з глюконату кальцію
Найкраще проводити експерименти з тих речовин, які безпечні, навіть якщо їх використовувати за межами спеціально обладнаній лабораторії. "Фараоновий змія" з глюконату кальцію виходить досить просто.
Для цього буде потрібно 2-3 таблетки лікарського препарату і кубик сухого пального. Під впливом полум'я починається реакція, і з таблетки виповзає сіра "змія". Такі досліди з глюконатом кальцію цілком безпечні, але все ж варто бути обережними при їх проведенні. Формула хімічної реакції наступна:
C 12 H 22 CaO 14 + O2 = 10C + 2CO 2 + CaO + 11H 2 O
Як бачимо, відбувається реакція з виділенням води, вуглекислого газу, вуглецю і оксиду кальцію. Саме виділення газу і зумовлює зростання. "Фараонові змії" виходять в довжину до 15 сантиметрів, але вони недовговічні. При спробі взяти їх в руки вони розпадаються.
"Фараоновий змія" - як зробити з добрива?
Якщо у вас є город на присадибній ділянці або дача, то обов'язково є і різні добрива. Найбільш поширене, яке можна знайти в коморі будь-якого дачника і фермера - селітра або нітрат амонію. Для досвіду потрібно просіяний річковий пісок, половина чайної ложки селітри, половина чайної ложки цукрової пудри, ложка етилового спирту.
Необхідно в гірці з піску зробити поглиблення. Чим більше діаметр, тим товщі буде "змія". Добре перетерту суміш селітри і цукру засипають в поглиблення і заливають етиловим спиртом. Потім спирт підпалюють, поступово утворюється "змія".
Реакція при цьому відбувається наступна:
2NH 4 NO 3 + C 12 H 22 O 11 = 11C + 2N 2 + CO 2 + 15H 2 O.
Виділення токсичних речовин при досвіді зобов'язує дотримуватися техніки безпеки.
"Фараоновий змія" з харчових продуктів
"Фараонові змії" виходять не тільки з медичних препаратів або добрив. Для досвіду можна скористатися такими продуктами, як цукор і сода. Такі компоненти знайдуться на будь-якій кухні. З річкового піску формується гірка з поглибленням і просочується спиртом. Цукрову пудру і харчову соду змішують в співвідношенні 4: 1 і висипають в поглиблення. Спирт підпалюють.
Суміш починає чорніти і повільно розбухати. Коли спирт практично перестає горіти, з піску виповзає кілька звиваються "рептилій". Реакція наступна:
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O - + CO 2,
C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O
Суміш розкладається на вуглекислий газ і водяну пару. Саме гази змушують роздуватися і рости кальциновану соду, що не згорає в процесі реакції.
Ще одна "рептилія" з таблетки
Існує ще один простий спосіб отримати "фараона змію" з лікарських препаратів. Для цього буде потрібно придбати в аптеці препарат "Уротропин". Замість таблеток також можна використовувати сухе пальне, що містить цю речовину. Ще знадобиться розчин аміачної селітри. Препарат "Уротропин" необхідно просочити їм. Однак не можна відразу наносити на вихідний матеріал весь розчин, тому необхідно додавати по кілька крапель і висушувати. При цьому висихання має відбуватися при кімнатній температурі.
Після цього таблетку підпалюють. У підсумку виходить навіть не стільки "змія", скільки "дракон". Однак, якщо розібратися, це той же досвід "Фараонові змії". Але через властивостей компонентів відбувається більш бурхлива реакція, що призводить до утворення об'ємної фігури.
"Змія" з роданида ртуті
Вперше хімічний дослід "Фараоновий змія" вийшов у студента-медика в 1820 році. Фрідріх Велер змішував розчини нітрату ртуті і тиоцианата амонію і отримав білий кристалічний осад. Одержаний осад роданида ртуті студент висушив і підпалив просто заради цікавості. З палаючого речовини початку виповзати чорно-жовта змієподібна маса.
"Фараонові змії" з роданида ртуті виходять просто. Речовина потрібно підпалити на термостійкої поверхні. Послідує реакція:
2Hg (NCS) 2 = 2HgS + C 3 N 4 + CS 2
CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2
Під термічним впливом відбувається розкладання роданида ртуті на сульфід ртуті (надає "рептилії" чорний колір), нітрид вуглецю (відповідає за жовте забарвлення змії) і сірковуглець (дисульфід вуглецю). Останній займається і розкладається на гази - вуглекислий газ і оксид сірки, які спучують нітрид вуглецю. Він, в свою чергу, захоплює і виходять чорно-жовті "фараонові змії".
Даний досвід ні в якому разі не можна проводити в домашній умовах! Крім того, що виділяються токсичні гази, відбувається виділення ртутної пари. Ртуть же отруйна сама по собі і може викликати сильне хімічне отруєння.
Безпека при проведенні дослідів
Незважаючи на те що більшість речовин, з яких можуть вийти "фараонові змії", вважаються безпечними, досліди потрібно проводити дуже акуратно. Як видно з вищенаведених формул, при розкладанні виділяються досить токсичні компоненти, які можуть привести до важких отруєнь. Всі досліди можна проводити вдома тільки в провітрюваному приміщенні або при наявності витяжки високої потужності. Досліди з роданідом ртуті можна проводити тільки в спеціально обладнаній лабораторії, дотримуючись усіх правил техніки безпеки.
На закінчення можна сказати, що, проводячи на заняттях хімічний дослід "Фараонові змії", викладач може зацікавити учнів своїм предметом. Уроком, швидше за все, зацікавляться навіть ті, хто не розуміє і не любить хімію. А ті, хто вважає за краще практику замість нудних теоретичних викладок, отримають додатковий стимул до вивчення науки.