Pomoću lijevka i staklenog štapića u kanister reaktora uspite aluminijske strugotine, zatim lužinu, začepite otvor komadićem ljepljive trake i protresite sadržaj. Zatim pričvrstite prijemnik. Njegova donja rupa (za ispuštanje vodika) mora biti zatvorena čavlom. Nježno podmažite spoj reaktora i prijemnika kašom od alabastera (uzmite ga prilično malo). Nakon 5 minuta sušite spoj sušilom za kosu oko 4-5 minuta.

Sada pažljivo omotamo mokru vatu na lim prijemnika, odmaknuvši se od rubova 5-8 mm, i pričvrstimo je tankom žicom.

Prvo uklonite čep za nokte. Zatim plamenikom postupno zagrijavamo limenku s reakcijskom smjesom (za uštedu možete koristiti puhalicu).

Za grijanje sam koristio butan limenku i gore spomenutu veliku mlaznicu plamenika. Zapaljivi plin unutar limenke se hladi, a s vremenom se plamen lagano smanjuje, pa sam butan limenku morao zagrijavati rukom.

Pazite da je polovica "retorte" zagrijana do narančaste vrućine, grlo prijemnika mora biti zagrijano do početka crvene vrućine. Zagrijte oko 13-14 minuta. Reakcija je u početku popraćena pojavom ljubičastog plamena koji izlazi iz prijemnika, zatim se postupno smanjuje i nestaje, a zatim možete smanjiti rupu umetanjem čavla (labavo i s razmakom). Tijekom reakcije postupno navlažite pamuk pipetom, sprječavajući ulazak vode u spojeve.

Nakon što zaustavite zagrijavanje, čvrsto umetnite utikač. Ostavite uređaj da se ohladi na sobnu temperaturu! Upravo sam ga iznio na hladno. Zatim skinemo vatu, i izbrišemo tragove vode.

Unaprijed pripremite mjesto gdje ćete strugati kalij iz prijemnika. Budite svjesni opasnosti od požara! Trebali biste imati benzin, pincetu, kućni strugač, spremnik za pohranu kalija s inertnom tekućinom poput kerozina ili ulja. Poželjno je da tekućina bude isušena. Ostružemo žbuku i odvojimo prijemnik. Odmah stavljamo komad polietilena na grlo prijemnika i pritisnemo ga plastelinom (ili unaprijed napravimo čep). Otvaramo polovice spremnika, glavnina kalija kondenzirana je u lijevoj strani (koja je grlom bila pričvršćena za reaktor), unutar desne strane bili su samo tragovi kalija (struktura prijemnika prikazana je na fotografija). Ulijte benzin u lijevu stranu (ja sam koristio heksan). To je učinjeno kako bi se metal zaštitio od oksidacije (benzin je dobar jer će tada ispariti bez traga i moći ćete ponovno koristiti hladnjak bez ometanja gipsanog kita). Operacija se izvodi u zaštitnim naočalama!

Lopaticom ostružite metal sa stijenki, a zatim ga pincetom stavite u spremnik za pohranu. Zapamtite, mali komadići kalija tako brzo oksidiraju na zraku da se mogu zapaliti. To je lako vidjeti ako osušeni komadić kalija pažljivo spljoštite nožem na komad papira (najbolje filter ili toalet papir) – kalij se obično zapali. Dio metala će ispasti u obliku sitnih strugotina i zrnaca. Mogu se skupiti ispiranjem benzinom u posudu za skladištenje ili suhu posudu. Korisni su za reakciju s vodom: čak i mala zrnca gore prekrasnim ljubičastim svjetlima.

Uspio sam skupiti oko 1,1 g kalija u bocu (0,7-0,8 g u obliku kompaktne mase). Ukupno je nastalo oko 1,3 g metala. Nisam skupljao dio kalija u obliku ostataka, upijao sam ga papirom od heksana i pincetom ga prebacio u vodu (prikladno je samo otresti zrnca s papira). Nakon reakcije, potrebno je ukloniti tragove metala sa prijemnika, samo desnu polovicu ("dno") baciti u vodu na ispruženoj ruci i odmah se odmaknuti. Lijevu polovicu ostaviti na zraku dok tragovi kalija djelomično ne oksidiraju, a zatim ih ukloniti vlažnom vatom na žici (bez oštećenja gipsa). Zatim isperite prijemnik pipetom i osušite ga maramicom (pazite da otvor ne usmjerite prema sebi).

Kalij - devetnaesti element periodnog sustava Mendeljejeva, pripada alkalijskim metalima. To je jednostavna tvar koja u normalnim uvjetima ostaje u čvrstom stanju. agregatno stanje. Kalij vrije na temperaturi od 761 °C. Talište elementa je 63 °C. Kalij ima srebrno-bijelu boju s metalnim sjajem.

Kemijska svojstva kalija

Kalij - koji ima visoku kemijsku aktivnost, stoga se ne može skladištiti na otvorenom: alkalni metal trenutno reagira s okolnim tvarima. Ovaj kemijski element pripada I. skupini i IV. razdoblju periodnog sustava elemenata. Kalij ima sva karakteristična svojstva metala.

On komunicira sa jednostavne tvari, koji uključuju halogene (brom, klor, fluor, jod) te fosfor, dušik i kisik. Međudjelovanje kalija s kisikom naziva se oksidacija. Tijekom te kemijske reakcije troše se kisik i kalij u molarnom omjeru 4:1, pri čemu nastaje kalijev oksid u količini od dva dijela. Ova interakcija se može izraziti jednadžbom reakcije:

4K + O₂ \u003d 2K₂O

Tijekom izgaranja kalija uočava se plamen svijetle ljubičaste boje.

Takva se interakcija smatra kvalitativnom reakcijom na određivanje kalija. Reakcije kalija s halogenima nazivaju se prema nazivima kemijskih elemenata: to su fluoriranje, jodiranje, bromiranje, kloriranje. Takve interakcije su adicijske reakcije. Primjer je reakcija između kalija i klora, pri čemu nastaje kalijev klorid. Za izvođenje takve interakcije uzimaju se dva mola kalija i jedan mol. Kao rezultat toga nastaju dva mola kalija:

2K + SÍ₂ = 2KÍ

Molekulska struktura kalijevog klorida

Pri gorenju na otvorenom troše se kalij i dušik u molarnom omjeru 6:1. Kao rezultat ove interakcije nastaje kalijev nitrid u količini od dva dijela:

6K + N₂ = 2K3N

Spoj su zeleno-crni kristali. Na isti način kalij reagira s fosforom. Ako uzmete 3 mola kalija i 1 mol fosfora, dobit ćete 1 mol fosfida:

3K + P = K₃P

Kalij reagira s vodikom u hidrid:

2K + N₂ = 2KN

Sve adicijske reakcije odvijaju se na visokim temperaturama

Interakcija kalija sa složenim tvarima

Složene tvari s kojima kalij reagira uključuju vodu, soli, kiseline i okside. Budući da je kalij aktivni metal, istiskuje atome vodika iz njihovih spojeva. Primjer je reakcija između kalija i klorovodična kiselina. Za njegovu provedbu uzimaju se 2 mola kalija i kiseline. Kao rezultat reakcije nastaje 2 mola kalijevog klorida i 1 mol vodika:

2K + 2HCI = 2KSI + H2

Detaljnije je vrijedno razmotriti proces interakcije kalija s vodom. Kalij burno reagira s vodom. Kreće se po površini vode, gura ga oslobođeni vodik:

2K + 2H2O = 2KOH + H2

Tijekom reakcije oslobađa se mnogo topline u jedinici vremena, što dovodi do paljenja kalija i oslobođenog vodika. Ovo je vrlo zanimljiv proces: u dodiru s vodom, kalij se odmah zapali, ljubičasti plamen pucketa i brzo se kreće po površini vode. Na kraju reakcije dolazi do bljeska uz prskanje kapljica gorućeg kalija i produkata reakcije.

Reakcija kalija s vodom

Osnovni, temeljni finalni proizvod reakcije kalija s vodom – kalijev hidroksid (lužina). Jednadžba za reakciju kalija s vodom:

4K + 2H2O + O2 = 4KOH

Pažnja! Ne pokušavajte sami ponoviti ovo iskustvo!

Ako se eksperiment izvede neispravno, možete dobiti opekline s alkalijama. Za reakciju se obično koristi kristalizator s vodom u koji se stavi komadić kalija. Čim vodik prestane gorjeti, mnogi žele pogledati u kristalizator. U ovom trenutku dolazi do posljednje faze reakcije kalija s vodom, praćene slabom eksplozijom i prskanjem nastale vruće lužine. Stoga je iz sigurnosnih razloga vrijedno držati se na određenoj udaljenosti od laboratorijskog stola dok reakcija ne završi. pronaći ćete najspektakularnija iskustva koja možete doživjeti sa svojom djecom kod kuće.

Struktura kalija

Atom kalija sastoji se od jezgre koja sadrži protone i neutrone i elektrone koji kruže oko nje. Broj elektrona uvijek je jednak broju protona unutar jezgre. Kada se elektron odvoji ili pričvrsti za atom, on prestaje biti neutralan i pretvara se u ion. Ioni se dijele na katione i anione. Kationi imaju pozitivan naboj, anioni imaju negativan naboj. Kada se elektron spoji na atom, on postaje anion; ako jedan od elektrona napusti svoju orbitu, neutralni atom se pretvara u kation.

Serijski broj kalija u periodni sustav elemenata Mendeljejev - 19. Dakle, protoni u jezgri kemijski element ima i 19. Zaključak: elektrona oko jezgre ima 19. Broj protona u strukturi određuje se na sljedeći način: od atomska masa oduzeti redni broj kemijskog elementa. Zaključak: u jezgri kalija nalazi se 20 protona. Kalij pripada IV razdoblju, ima 4 "orbite", na kojima su ravnomjerno raspoređeni elektroni, koji su u stalnom kretanju. Na prvoj "orbiti" nalaze se 2 elektrona, na drugoj - 8; na trećoj i na posljednjoj, četvrtoj "orbiti" vrti se po 1 elektron. Ovo objašnjava visoka razina kemijska aktivnost kalija: njegova posljednja "orbita" nije potpuno ispunjena, pa se element nastoji spojiti s drugim atomima. Kao rezultat toga, elektroni zadnjih orbita dvaju elemenata postat će zajednički.

Tema 1.6. Redoks reakcije.

Pitanja o prethodno proučavanoj temi:

1. U kojim slučajevima tijekom elektrolize vodenih otopina soli:

a) vodik se oslobađa na katodi;

b) na anodi se oslobađa kisik;

c) dolazi li do istodobne redukcije kationa metala i vodikovih kationa vode?

1. Koji su procesi koji se odvijaju na elektrodama objedinjeni zajedničkim nazivom "elektroliza"?
2. Koja je razlika između elektrolize taline kaustične sode i elektrolize njezine otopine?
3. Na koji pol baterije - pozitivan ili negativan - treba spojiti metalni dio kada je kromiran.
4. Otkriti značenje elektrolize; pojam - elektroliza.
5. Koja vrsta kemijski procesi nastaju na katodi i anodi tijekom elektrolize otopine kalijeva jodida? Talina kalijevog jodida?
6. Napraviti sheme elektrolize s ugljičnim elektrodama talina i otopina sljedećih soli: KCl.
7. Kojim redoslijedom će se reducirati kationi tijekom elektrolize njihovih soli iste koncentracije (anodno netopljive) sljedećeg sastava: Al, Sn, Ag, Mn?
8. Objasnite zašto se metalni kalij ne može dobiti elektrolizom na ugljenim elektrodama Vodena otopina kalijev klorid, ali se može dobiti elektrolizom taline ove soli?
9. Tijekom elektrolize vodene otopine srebrnog nitrata na katodi nastaje:

a) Ag b) NO 2 c) NO d) H 2 ?

znati osnovni pojmovi i suština oksidativnog smanjenje reakcija, pravila za sastavljanje redoks reakcija metodom elektronske bilance;

biti u mogućnosti klasificirati reakcije prema stupnju oksidacije; definirati i primijeniti pojmove: “oksidacijsko stanje”, “oksidansi i reducenti”, “oksidacijski i redukcijski procesi”; sastaviti elektroničku bilancu za redoks reakcije i primijeniti ga za sređivanje koeficijenata u molekularnoj jednadžbi.

Promjena svojstava elemenata ovisno o građi njihovih atoma

Nakon što smo prethodno proučili vrste kemijske reakcije, struktura molekula, odnos glavnih klasa kemijski spojevi, možemo reći da većina reakcija - dodavanje, razgradnja i supstitucija, nastavlja s promjenom oksidacijskog stanja atoma reagirajućih tvari, a samo u reakcijama izmjene to se ne događa.

Reakcije koje mijenjaju oksidacijsko stanje elemenata nazivaju se redoks reakcije.

Postoji nekoliko načina za pisanje jednadžbi za redoks reakcije. Osvrnimo se na metodu elektroničke ravnoteže na temelju definicije ukupni broj pokretni elektroni. Na primjer:

MnO 2 + KClO 3 + KOH \u003d K 2 MnO 4 + KCl + H 2 O

Određujemo atome kojih elemenata je promijenjeno oksidacijsko stanje:

Mn → Mn Cl → Cl

Odredite broj izgubljenih (-) i primljenih (+) elektrona:

Mn - 2 e→ Mn Cl + 6 e→ Sl

Broj izgubljenih i dobivenih elektrona trebao bi biti isti. Oba procesa polureakcija prikazana su na sljedeći način:

redukcijsko sredstvo Mn - 2 eˉ → Mn 3 3Mn – 6 eˉ → 3Mn oksidacija

oksidacijsko sredstvo Cl + 6 eˉ → Sl 1 Sl + 6 eˉ → Sl oporavak

Glavni koeficijenti za oksidacijsko sredstvo i redukcijsko sredstvo prenose se u jednadžbu reakcije

3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH \u003d 3K 2 MnO 4 + KCl + 3H 2 O

Proces transformacije mangana +4 u mangan +6 je povlačenje (gubitak) elektrona, tj. oksidacija; proces pretvaranja Cl(+5) u Cl(-1) je proces dobivanja elektrona,tj. proces oporavka. U ovom slučaju, tvar MnO 2 je redukcijsko sredstvo, a KClO 3 je oksidacijsko sredstvo.

Ponekad jedna od tvari uključenih u reakciju obavlja dvije funkcije odjednom: oksidacijsko sredstvo (ili redukcijsko sredstvo) i tvorac soli. Razmotrimo kao primjer reakciju

Zn + HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O

Sastavite polureakcije za oksidacijsko sredstvo i redukcijsko sredstvo. Cink gubi dva elektrona, a dušik N(+5) dobiva osam elektrona:

Zn-2 eˉ → Zn 8 4

N+8 eˉ → N 2 1

Dakle, oksidacija četiri atoma cinka zahtijeva osam molekula HNO 3 i dvije molekule HNO 3 za stvaranje soli.

4Zn + 2HNO 3 + 8HNO 3 \u003d 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4Zn + 10HNO 3 \u003d 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

Vrste jednadžbi redoks reakcija.

Bazična oksidacijska i redukcijska sredstva.

Redoks reakcije dijele se u tri skupine: intermolekulske, intramolekularne i reakcije disproporcioniranja.

Reakcije u kojima je jedna tvar oksidacijsko sredstvo, a druga redukcijsko sredstvo nazivaju se međumolekularne reakcije, na primjer:

2KMnO 4 + 16HCl \u003d 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 2KCl + 8H 2 O

Međumolekularne reakcije također uključuju reakcije između tvari u kojima atomi istog elementa koji međusobno djeluju imaju različita oksidacijska stanja:

2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O

Reakcije koje se odvijaju s promjenom oksidacijskog stanja atoma u istoj molekuli nazivaju se intramolekularne reakcije, na primjer:

2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2

Intramolekularne reakcije uključuju reakcije u kojima atomi istog elementa imaju različita oksidacijska stanja:

NH4NO3 \u003d N2O + H2O

Reakcije u kojima oksidacijsku i redukcijsku funkciju obavljaju atomi istog elementa u istom oksidacijskom stanju nazivamo reakcije disproporcionalnosti, na primjer:

2Na 2 O 2 + 2SO 2 = 2NaSO 3 + O 2

Oksidatori

Mjera oksidacijske sposobnosti atoma ili iona, kao što je već spomenuto, je afinitet prema elektronu, tj. njihovu sposobnost da prihvate elektrone.

Oksidatori su:

1. Svi atomi nemetala. Najjači oksidansi su atomi halogena, jer mogu prihvatiti samo jedan elektron. Sa smanjenjem broja skupine padaju oksidacijske sposobnosti atoma nemetala koji se nalaze u njima. Stoga su atomi nemetala IV skupine najslabiji oksidansi. U grupama od vrha do dna oksidirajuća svojstva atomi nemetala također se smanjuju zbog povećanja polumjera atoma.

2. Pozitivno nabijeni metalni ioni u stanju visok stupanj oksidacija, na primjer:

KMnO 4, K 2 CrO 4, V 2 O 5, MnO 2 itd.

Osim toga, oksidansi su metalni ioni s niskim stupnjem oksidacije, na primjer:

Ag, Hg, Fe, Cu, itd.

3. Koncentrirane HNO 3 i H 2 SO 4 kiseline.

Restauratori

Restauratori mogu biti:

1. Atomi svih elemenata osim He, Ne, Ar, F. Atomi onih elemenata koji imaju jedan, dva, tri elektrona na zadnjem sloju najlakše gube elektrone.

2. Pozitivno nabijeni metalni ioni u niskom oksidacijskom stanju, na primjer:

Fe, Cr, Mn, Sn, Cu.

3. Negativno nabijeni ioni, na primjer: Slˉ, Vgˉ, Iˉ, S 2 ˉ.

4. Slabe kiseline i njihove soli, na primjer: H2SO3 i K2SO3; HNO 2 i KNO 2.

Pitanja o proučavanoj temi:

1. Koje se reakcije nazivaju redoks reakcijama? Po čemu se redoks reakcije razlikuju od ostalih kemijskih reakcija?

1. Zašto metali u spojevima pokazuju samo pozitivna oksidacijska stanja, a nemetali i pozitivna i negativna?
2. Koje se tvari nazivaju oksidanti, a koje reduktivi?
3. Kako se relativna elektronegativnost može koristiti za procjenu prirode veze između atoma u molekuli?
4. Kakav je odnos između energije afiniteta za elektron i oksidacijske moći kemijskog elementa?
5. Koje složene tvari karakteriziraju samo oksidacijska svojstva? U kojim slučajevima složene tvari mogu djelovati kao oksidirajuća i redukcijska sredstva?
6. U sljedećim jednadžbama reakcija odredite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo, njihovo oksidacijsko stanje, posložite koeficijente:

a) HgS + HNO 3 + Hcl → HgCl 2 + S + NO + H 2 O

b) SnCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → Sn (SO 4) 2 + SnCl 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

c) AsH 3 + AgNO 3 + H 2 O → H 3 AsO 4 + Ag + HNO 3

1. U sljedećim reakcijama, u kojima su oksidans i redukciono sredstvo u istoj tvari (reakcije intramolekulske oksidacije - redukcije), poredajte koeficijente:

a) NH 4 NO 3 → N 2 O + H 2 O

b) KClO 3 → KCl + O 2

c) Ag 2 O → Ag + O 2

1. Za reakcije disproporcioniranja (samooksidacija - samoozdravljenje) napišite elektroničke sklopove i posložite koeficijente:

a) K 2 MnO 4 + H 2 O → KMnO 4 + MnO 2 + KOH

b) HclO 3 → ClO 2 + HclO 4

c) HNO 2 → HNO 3 + NO + H 2 O

1. Koje su od sljedećih reakcija intramolekularne, a koje reakcije disproporcioniranja:

a) Hg (NO 3) 2 → Hg + NO 2 + O 2

b) Cu (NO 3) 2 → CuO + NO 2 + O 2

c) K 2 SO 3 → K 2 SO 4 + K 2 S

d) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 → N 2 + Cr 2 O 3 + H 2 O

Odaberite koeficijente za svaku reakciju.

Književnost: 1, 2,3.