लोहयुग - भाग २

आपल्या सभ्यतेचा क्रमांक एक धातू आणि त्याच्या संबंधांबद्दल नवीनतम समस्या. घरातील प्रयोगशाळेतील संशोधनासाठी ही एक मनोरंजक वस्तू असल्याचे आत्तापर्यंत केलेल्या प्रयोगांतून दिसून आले आहे. आजचे प्रयोग कमी मनोरंजक नसतील आणि आपल्याला रसायनशास्त्राच्या काही पैलूंकडे वेगळे पाहण्याची परवानगी देतील.

लेखाच्या पहिल्या भागातील एक प्रयोग म्हणजे लोह (II) हायड्रॉक्साईड ते तपकिरी लोह (III) हायड्रॉक्साईडच्या हिरवट अवक्षेपाचे ऑक्सिडेशन एच च्या द्रावणाने होते.₂O₂. हायड्रोजन पेरोक्साइड लोह संयुगे (प्रयोगात ऑक्सिजन फुगे आढळले) सह अनेक घटकांच्या प्रभावाखाली विघटित होते. तुम्ही हा प्रभाव दाखवण्यासाठी वापराल...

… उत्प्रेरक कसे कार्य करते

नक्कीच प्रतिक्रिया वेगवान करते, परंतु - हे लक्षात ठेवण्यासारखे आहे - केवळ एकच जो दिलेल्या परिस्थितीत येऊ शकतो (जरी काहीवेळा खूप हळू, अगदी अगोचरपणे). खरे आहे, असे प्रतिपादन आहे की उत्प्रेरक प्रतिक्रियेला गती देतो, परंतु त्यात स्वतः भाग घेत नाही. हम्म... हे अजिबात का जोडले आहे? रसायनशास्त्र ही जादू नाही (कधीकधी मला असे वाटते, आणि बूट करण्यासाठी "काळा"), आणि एका साध्या प्रयोगाने, तुम्हाला कृतीत उत्प्रेरक दिसेल.

प्रथम आपली स्थिती तयार करा. टेबलला पूर येण्यापासून रोखण्यासाठी तुम्हाला ट्रे, संरक्षणात्मक हातमोजे आणि गॉगल किंवा व्हिझरची आवश्यकता असेल. तुम्ही कॉस्टिक अभिकर्मक हाताळत आहात: परहाइड्रोल (30% हायड्रोजन पेरोक्साइड सोल्यूशन एच₂O₂) आणि लोह (III) क्लोराईड द्रावण FeCl₃. हुशारीने वागा, विशेषत: तुमच्या डोळ्यांची काळजी घ्या: पेहाइड्रोलने जळलेल्या हातांची त्वचा पुन्हा निर्माण होते, परंतु डोळे तसे करत नाहीत. (1).

2. डावीकडील बाष्पीभवनात फक्त पाणी असते, उजवीकडे - पेरीहायड्रोलच्या व्यतिरिक्त पाणी. तुम्ही दोन्हीमध्ये लोह (III) क्लोराईडचे द्रावण घाला

3. प्रतिक्रियेचा कोर्स, पूर्ण झाल्यानंतर, उत्प्रेरक पुन्हा निर्माण केला जातो

पोर्सिलेन बाष्पीभवनात घाला आणि दुप्पट पाणी घाला (अभिक्रिया हायड्रोजन पेरोक्साईडसह देखील होते, परंतु 3% सोल्यूशनच्या बाबतीत, परिणाम फारसा लक्षात येत नाही). तुम्हाला H चे अंदाजे 10% समाधान मिळाले आहे₂O₂ (व्यावसायिक पेहाइड्रोल 1:2 पाण्याने पातळ केलेले). दुसऱ्या बाष्पीभवनात पुरेसे पाणी घाला जेणेकरून प्रत्येक भांड्यात समान प्रमाणात द्रव असेल (हे तुमची संदर्भ फ्रेम असेल). आता दोन्ही स्टीमरमध्ये 1-2 सें.मी.³ 10% FeCl समाधान₃ आणि चाचणीच्या प्रगतीचे काळजीपूर्वक निरीक्षण करा (2).

कंट्रोल बाष्पीभवनामध्ये, हायड्रेटेड फे आयनमुळे द्रव पिवळसर रंगाचा असतो.³⁺. दुसरीकडे, हायड्रोजन पेरोक्साइड असलेल्या भांड्यात बर्‍याच गोष्टी घडतात: त्यातील सामग्री तपकिरी होते, वायू तीव्रतेने सोडला जातो आणि बाष्पीभवनातील द्रव खूप गरम होतो किंवा अगदी उकळतो. प्रतिक्रियेचा शेवट गॅस उत्क्रांतीच्या समाप्तीद्वारे चिन्हांकित केला जातो आणि नियंत्रण प्रणाली (3) प्रमाणे सामग्रीचा रंग पिवळा होतो. तू फक्त साक्षी होतास उत्प्रेरक कनवर्टर ऑपरेशन, पण जहाजात कोणते बदल झाले आहेत हे तुम्हाला माहीत आहे का?

तपकिरी रंग फेरस यौगिकांपासून येतो जो प्रतिक्रियेच्या परिणामी तयार होतो:

बाष्पीभवनातून जो वायू तीव्रतेने बाहेर पडतो तो अर्थातच ऑक्सिजन असतो (द्रवाच्या पृष्ठभागावर चमकणारी ज्योत पेटू लागते की नाही हे तुम्ही तपासू शकता). पुढील चरणात, वरील प्रतिक्रियेत सोडलेला ऑक्सिजन Fe cations चे ऑक्सिडायझेशन करतो.²⁺:

पुनर्जन्मित फे आयन³⁺ ते पुन्हा पहिल्या प्रतिक्रियेत भाग घेतात. जेव्हा सर्व हायड्रोजन पेरोक्साइड वापरला जातो तेव्हा प्रक्रिया समाप्त होते, जे बाष्पीभवनाच्या सामग्रीवर पिवळसर रंग परत आल्याने तुम्हाला लक्षात येईल. जेव्हा तुम्ही पहिल्या समीकरणाच्या दोन्ही बाजूंना दोनने गुणा आणि ते दुसऱ्या बाजूने जोडता आणि नंतर विरुद्ध बाजूंवरील समान संज्ञा रद्द करता (सामान्य गणिताच्या समीकरणाप्रमाणे), तुम्हाला वितरण प्रतिक्रिया समीकरण H मिळेल.₂O₂. कृपया लक्षात घ्या की त्यात कोणतेही लोह आयन नाहीत, परंतु परिवर्तनातील त्यांची भूमिका सूचित करण्यासाठी, त्यांना बाणाच्या वर टाइप करा:

हायड्रोजन पेरोक्साइड देखील वरील समीकरणानुसार उत्स्फूर्तपणे विघटित होते (स्पष्टपणे लोह आयनशिवाय), परंतु ही प्रक्रिया खूपच मंद आहे. उत्प्रेरक जोडल्याने प्रतिक्रिया यंत्रणा बदलते जी अंमलबजावणी करणे सोपे आहे आणि म्हणून संपूर्ण रूपांतरणास गती देते. मग उत्प्रेरक प्रतिक्रियामध्ये सामील नाही ही कल्पना का? कदाचित ते प्रक्रियेत पुनर्जन्मित झाल्यामुळे आणि उत्पादनांच्या मिश्रणात अपरिवर्तित राहते (प्रयोगात, Fe(III) आयनांचा पिवळा रंग प्रतिक्रियेपूर्वी आणि नंतर दोन्ही आढळतो). त्यामुळे ते लक्षात ठेवा उत्प्रेरक प्रतिक्रियामध्ये सामील आहे आणि सक्रिय भाग आहे.

X सह त्रासासाठी.₂O₂

4. कॅटालेस हायड्रोजन पेरॉक्साइड (डावीकडील ट्यूब) विघटित करते, EDTA द्रावण जोडल्याने एन्झाइम नष्ट होते (उजवीकडे ट्यूब)

एंजाइम देखील उत्प्रेरक आहेत, परंतु ते सजीवांच्या पेशींमध्ये कार्य करतात. ऑक्सिडेशन आणि घट प्रतिक्रियांना गती देणार्‍या एन्झाइमच्या सक्रिय केंद्रांमध्ये निसर्गाने लोह आयन वापरले. हे लोहाच्या व्हॅलेन्सीमध्ये आधीच नमूद केलेल्या किंचित बदलांमुळे आहे (II ते III आणि उलट). यापैकी एक एन्झाईम कॅटालेस आहे, जो सेल्युलर ऑक्सिजन रूपांतरणाच्या अत्यंत विषारी उत्पादनापासून पेशींचे संरक्षण करतो - हायड्रोजन पेरोक्साइड. आपण सहजपणे कॅटालेस मिळवू शकता: बटाटे मॅश करा आणि मॅश केलेल्या बटाट्यांवर पाणी घाला. निलंबन तळाशी बुडू द्या आणि सुपरनॅटंट टाकून द्या.

चाचणी ट्यूबमध्ये 5 सें.मी.³ बटाटा अर्क आणि 1 सेमी जोडा³ हायड्रोजन पेरोक्साइड. सामग्री खूप फेसयुक्त आहे, ती चाचणी ट्यूबमधून "क्रॉल आउट" देखील होऊ शकते, म्हणून ट्रेवर वापरून पहा. Catalase एक अतिशय कार्यक्षम एंझाइम आहे, catalase चा एक रेणू प्रति मिनिट अनेक दशलक्ष H रेणूंपर्यंत खंडित होऊ शकतो.₂O₂.

अर्क दुसऱ्या टेस्ट ट्यूबमध्ये टाकल्यानंतर त्यात 1-2 मि.ली³ EDTA सोल्यूशन (सोडियम एडेटिक ऍसिड) आणि सामग्री मिश्रित आहेत. जर तुम्ही आता हायड्रोजन पेरोक्साईडचा शॉट जोडला तर तुम्हाला हायड्रोजन पेरोक्साईडचे कोणतेही विघटन दिसणार नाही. कारण म्हणजे EDTA सह अत्यंत स्थिर लोह आयन कॉम्प्लेक्सची निर्मिती (हे अभिकर्मक अनेक धातूच्या आयनांवर प्रतिक्रिया देते, ज्याचा वापर पर्यावरणातून निर्धारित करण्यासाठी आणि काढून टाकण्यासाठी केला जातो). Fe आयनांचे संयोजन³⁺ EDTA ने एन्झाइमची सक्रिय साइट अवरोधित केली आणि परिणामी कॅटालेस (4) निष्क्रिय केले.

लोखंडी लग्नाची अंगठी

विश्लेषणात्मक रसायनशास्त्रात, अनेक आयनांची ओळख कमी प्रमाणात विरघळणाऱ्या अवक्षेपणांच्या निर्मितीवर आधारित असते. तथापि, विद्राव्यता सारणीवर एक सरसरी नजर टाकल्यास असे दिसून येईल की नायट्रेट (V) आणि नायट्रेट (III) आयन (पहिल्या क्षारांना फक्त नायट्रेट्स म्हणतात, आणि दुसरे - नायट्रेट्स) व्यावहारिकपणे एक अवक्षेपण तयार करत नाहीत.

आयर्न (II) सल्फेट FeSO हे आयन शोधण्यात मदतीला येते.₄. अभिकर्मक तयार करा. या मीठाव्यतिरिक्त, आपल्याला सल्फ्यूरिक ऍसिड (VI) H चे एकाग्र द्रावणाची आवश्यकता असेल₂SO₄ आणि या ऍसिडचे पातळ केलेले 10-15% द्रावण (पाण्यात ऍसिड पातळ करताना, ओतताना काळजी घ्या). याशिवाय, सापडलेले आयन असलेले लवण, जसे की KNO₃, NaNO₃, NaNO₂. एक केंद्रित FeSO द्रावण तयार करा.₄ आणि दोन्ही आयनांच्या क्षारांचे द्रावण (एक चतुर्थांश चमचे मीठ सुमारे 50 सें.मी.मध्ये विरघळले जाते.³ पाणी).

5. रिंग चाचणीचा सकारात्मक परिणाम.

अभिकर्मक तयार आहेत, प्रयोग करण्याची वेळ आली आहे. दोन नळ्यांमध्ये 2-3 सेंमी घाला³ FeSO उपाय₄. नंतर एकाग्र N द्रावणाचे काही थेंब घाला.₂SO₄. विंदुक वापरून, नायट्रेट द्रावणाचा अलिकट गोळा करा (उदा. NaNO₂) आणि त्यात घाला जेणेकरून ते चाचणी ट्यूबच्या भिंतीवरून खाली वाहते (हे महत्वाचे आहे!). त्याच प्रकारे, सॉल्टपीटर द्रावणाचा काही भाग घाला (उदाहरणार्थ, केएनओ₃). दोन्ही द्रावण काळजीपूर्वक ओतल्यास, पृष्ठभागावर तपकिरी वर्तुळे दिसू लागतील (म्हणून या चाचणीचे सामान्य नाव, रिंग प्रतिक्रिया) (5). परिणाम मनोरंजक आहे, परंतु तुम्हाला निराश होण्याचा अधिकार आहे, कदाचित रागावणे देखील (ही एक विश्लेषणात्मक चाचणी आहे, शेवटी? दोन्ही प्रकरणांमध्ये परिणाम समान आहेत!).

तथापि, दुसरा प्रयोग करा. यावेळी सौम्य एच जोडा.₂SO₄. नायट्रेट आणि नायट्रेट सोल्यूशन्स (पूर्वीप्रमाणे) इंजेक्शन दिल्यानंतर, तुम्हाला फक्त एका चाचणी ट्यूबमध्ये सकारात्मक परिणाम दिसून येईल - एक NaNO सोल्यूशनसह.₂. यावेळी, तुमच्याकडे रिंग चाचणीच्या उपयुक्ततेबद्दल कोणतीही टिप्पणी नाही: किंचित अम्लीय माध्यमातील प्रतिक्रिया तुम्हाला दोन आयनमधील फरक स्पष्टपणे ओळखू देते.

प्रतिक्रिया यंत्रणा नायट्रिक ऑक्साईड (II) NO (या प्रकरणात, लोह आयन दोन ते तीन अंकांपर्यंत ऑक्सिडायझेशन केले जाते) सह दोन्ही प्रकारच्या नायट्रेट आयनच्या विघटनावर आधारित आहे. NO सह Fe(II) आयनचे संयोजन तपकिरी रंगाचे असते आणि रिंगला एक रंग देते (चाचणी योग्यरित्या केली असल्यास हे केले जाते, फक्त सोल्यूशन्स मिसळल्याने तुम्हाला चाचणी ट्यूबचा फक्त गडद रंग मिळेल, परंतु - आपण कबूल करता - इतका मनोरंजक प्रभाव होणार नाही). तथापि, नायट्रेट आयनांच्या विघटनासाठी तीव्र अम्लीय प्रतिक्रिया माध्यमाची आवश्यकता असते, तर नायट्रेटला फक्त थोडेसे आम्लीकरण आवश्यक असते, त्यामुळे चाचणी दरम्यान दिसून आलेले फरक.

गुप्त सेवा मध्ये लोह

लोकांकडे नेहमीच काहीतरी लपवायचे असते. जर्नलच्या निर्मितीमध्ये अशा प्रसारित माहितीचे संरक्षण करण्यासाठी पद्धतींचा विकास देखील समाविष्ट आहे - एन्क्रिप्शन किंवा मजकूर लपवणे. नंतरच्या पद्धतीसाठी विविध प्रकारच्या सहानुभूती शाईचा शोध लावला गेला आहे. हे असे पदार्थ आहेत ज्यासाठी तुम्ही ते बनवले आहेत शिलालेख दिसत नाहीतथापि, हे इतर पदार्थ (विकासक) सह गरम करणे किंवा उपचार करण्याच्या प्रभावाखाली प्रकट होते. सुंदर शाई आणि त्याच्या विकसकाची तयारी करणे कठीण नाही. प्रतिक्रिया शोधणे पुरेसे आहे ज्यामध्ये रंगीत उत्पादन तयार होते. शाई स्वतःच रंगहीन असणे चांगले आहे, नंतर त्यांच्याद्वारे बनविलेले शिलालेख कोणत्याही रंगाच्या सब्सट्रेटवर अदृश्य असेल.

लोह संयुगे देखील आकर्षक शाई बनवतात. पूर्वी वर्णन केलेल्या चाचण्या पार पाडल्यानंतर, लोह (III) आणि FeCl क्लोराईडचे द्रावण सहानुभूतीपूर्ण शाई म्हणून देऊ शकतात.₃, पोटॅशियम थायोसायनाइड KNCS आणि पोटॅशियम फेरोसायनाइड के₄[Fe(CN)₆]. FeCl प्रतिक्रिया मध्ये₃ सायनाइडने ते लाल होईल आणि फेरोसायनाइडने ते निळे होईल. ते शाई म्हणून अधिक योग्य आहेत. थायोसायनेट आणि फेरोसायनाइडचे उपायते रंगहीन असल्याने (नंतरच्या बाबतीत, द्रावण पातळ करणे आवश्यक आहे). शिलालेख FeCl च्या पिवळसर द्रावणाने बनवले होते.₃ ते पांढऱ्या कागदावर दिसू शकते (कार्ड पिवळे असल्याशिवाय).

6. दोन-टोन मस्करा चांगला आहे

7. सहानुभूती सॅलिसिलिक ऍसिड शाई

सर्व क्षारांचे पातळ केलेले द्रावण तयार करा आणि सायनाइड आणि फेरोसायनाइडच्या द्रावणाने कार्ड्सवर लिहिण्यासाठी ब्रश किंवा मॅच वापरा. अभिकर्मक दूषित होऊ नये म्हणून प्रत्येकासाठी वेगळा ब्रश वापरा. कोरडे झाल्यावर, संरक्षक हातमोजे घाला आणि FeCl द्रावणाने कापूस ओलावा.₃. लोह (III) क्लोराईड द्रावण संक्षारक आणि पानांवर पिवळे डाग पडतात जे कालांतराने तपकिरी होतात. या कारणास्तव, त्वचेवर आणि वातावरणास डाग देणे टाळा (ट्रेवर प्रयोग करा). कागदाच्या तुकड्याला स्पर्श करण्यासाठी त्याची पृष्ठभाग ओलसर करण्यासाठी कापसाच्या झुबकेचा वापर करा. विकसकाच्या प्रभावाखाली, लाल आणि निळे अक्षरे दिसतील. कागदाच्या एका शीटवर दोन्ही शाईने लिहिणे देखील शक्य आहे, नंतर प्रकट केलेला शिलालेख दोन-रंगाचा असेल (6). सॅलिसिलिक अल्कोहोल (अल्कोहोलमध्ये 2% सॅलिसिलिक ऍसिड) निळ्या शाई (7) म्हणून देखील योग्य आहे.

यामुळे लोह आणि त्याच्या संयुगे या तीन भागांचा लेख संपतो. आपल्याला आढळले की हा एक महत्त्वाचा घटक आहे आणि त्याव्यतिरिक्त, ते आपल्याला बरेच मनोरंजक प्रयोग करण्यास अनुमती देते. तथापि, आम्ही अद्याप "लोह" विषयावर लक्ष केंद्रित करू, कारण एका महिन्यात तुम्ही त्याच्या सर्वात वाईट शत्रूला भेटाल - गंज.

हे देखील पहा: