Окрашивание пламени как один из методов аналитической химии. Металлы главных подгрупп Какие вещества окрашивают пламя в разные цвета

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.

♣ 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.

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.

В большинстве случаев пламя камина или костра бывает желто-оранжевым из-за содержащихся в дровах солей. Добавляя определенные химические вещества, можно изменить цвет пламени, чтобы он больше соответствовал особому событию или чтобы просто полюбоваться сменой цветов. Чтобы изменить цвет пламени, вы можете добавить определенные химические соединения непосредственно в огонь, приготовить парафиновые лепешки с химикатами или замочить дрова в специальном химическом растворе. Несмотря на все то удовольствие, которое может подарить вам процесс создания цветного пламени, обязательно соблюдайте особую осторожность, когда работаете с огнем и химическими веществами.

Шаги

Выбор подходящих химикатов

Выберите цвет (или цвета) пламени. Несмотря на то, что у вас есть возможность выбирать среди целого набора различных оттенков пламени, необходимо решить, какие из них вам наиболее важны, чтобы вы могли подобрать подходящие химические вещества. Пламя можно сделать синим, бирюзовым, красным, розовым, зеленым, оранжевым, фиолетовым, желтым или белым.

Определите необходимые вам химические реагенты на основании того цвета, который они создают при горении. Чтобы окрасить пламя в нужный цвет, необходимо подобрать подходящие химикаты. Они должны быть порошковыми и не включать в себя хлораты, нитраты или перманганаты, образующие при горении вредные побочные продукты.

• Чтобы создать синее пламя, возьмите хлорид меди или хлористый кальций.
• Чтобы сделать пламя бирюзовым, используйте сульфат меди.
• Для получения красного пламени возьмите хлорид стронция.
• Для создания розового пламени используйте хлорид лития.
• Чтобы сделать пламя светло-зеленого цвета, используйте буру.
• Чтобы получить зеленое пламя, возьмите квасцы.
• Чтобы создать оранжевое пламя, используйте хлорид натрия.
• Для создания пламени фиолетового цвета возьмите хлористый калий.
• Для получения желтого пламени используйте углекислый натрий.
• Чтобы создать белое пламя, возьмите сернокислый магний.

1. Купите нужные химические вещества. Некоторые из окрашивающих пламя реагентов относятся к широко используемым в хозяйстве веществам, поэтому их можно найти в продуктовом, хозяйственном или садовом магазине. Другие химикаты можно приобрести в специализированных магазинах химических реактивов или купить в интернет-магазинах.

   • Сульфат меди используется в сантехнических целях для уничтожения корней деревьев, которые могут повредить трубы, поэтому его можно поискать в хозяйственных магазинах.
   • Хлорид натрия – это обычная поваренная соль, поэтому ее можно купить в продуктовом магазине.
   • Хлористый калий используется как средство для смягчения воды, поэтому его также можно поискать в хозяйственных магазинах.
   • Бура нередко используется для стирки, поэтому ее можно найти в отделе моющих средств некоторых супермаркетов.
   • Сернокислый магний содержится в соли Эпсома, которую можно поспрашивать в аптеках.
   • Хлорид меди, хлористый кальций, хлорид лития, углекислый натрий и квасцы следует приобретать в магазинах химических реагентов или через интернет-магазины.

Подсыпание химикатов в огонь

Изготовление парафиновых лепешек

1. Растопите парафин на водяной бане. Поставьте термостойкую миску на кастрюлю с медленно кипящей водой. Добавьте в миску несколько кусочков парафина и дайте им полностью растять.

   • Можно использовать покупной кусковой или баночный парафин (или воск) либо остатки парафина от старых свечек.
   • Не топите парафин на открытом пламени, иначе вы можете устроить пожар.

2. Добавьте в парафин химикат и размешайте. Как только парафин полностью растает, снимите его с водяной бани. Добавьте 1–2 столовые ложки (15–30 г) химического реагента и тщательно размешайте до получения однородного состава.

   • Если вы не хотите добавлять химикаты напрямую в парафин, их можно предварительно завернуть в использованный абсорбирующий материал и потом положить полученный сверток в емкость, которую вы собираетесь залить парафином.

3. Дайте парафиновому составу немного остыть и разлейте его по бумажным чашечкам. После приготовления парафиновой смеси с химикатом, дайте ей остыть в течение 5–10 минут. Пока смесь все еще будет жидкой, разлейте ее по бумажным чашечкам для кексов, чтобы приготовить парафиновые лепешки.

   • Для приготовления парафиновых лепешек можно использовать как небольшие бумажные чашечки, так и картонную упаковку от яиц.

4. Позвольте парафину застыть. После того как парафин будет разлит по формам, дайте ему постоять до затвердения. На полное охлаждение уйдет примерно час времени.

   Подбросьте парафиновую лепешку в огонь. Когда парафиновые лепешки застынут, освободите одну из них от упаковки. Подбросьте лепешку в самую жаркую часть костра. По мере того как воск будет плавиться, пламя начнет менять свой цвет.

   • В огонь можно добавлять сразу несколько парафиновых лепешек с разными химическими добавками, только располагайте их в разных местах.
   • Парафиновые лепешки хорошо подходят для костров и каминов.

Обработка древесины химикатами

1. Соберите сухие и легкие материалы для костра. Вам подойдут такие материалы древесного происхождения, как щепки, обрезки пиломатериалов, сосновые шишки и хворост. Также можно использовать скрученные газеты.

   Растворите химикат в воде. Добавьте по 450 г выбранного химиката на каждые 4 л воды, используйте для этого пластиковую емкость. Тщательно размешайте жидкость, чтобы ускорить растворение химиката. Для достижения наилучших результатов добавляйте в воду только один вид химического реагента.

   • Можно также взять стеклянную емкость, но избегайте применения металлической тары, которая может вступить в реакцию с химическими веществами. Соблюдайте осторожность, чтобы не уронить и не разбить используемые стеклянные емкости вблизи от очага костра или камина.
   • Обязательно наденьте защитные очки, маску (или респиратор) и резиновые перчатки, когда будете готовить химический раствор.
   • Лучше всего готовить раствор на открытом воздухе, так как некоторые виды химикатов могут оставлять пятна на рабочей поверхности или выделять вредные испарения.

2. На сутки замочите в растворе древесные материалы. Перелейте раствор в большую емкость, например, в большой пластиковый контейнер. Положите древесные материалы в сетчатый мешок (такие мешки часто используют для хранения лука или картофеля) для последующего погружения в раствор. Придавите мешок кирпичом или иным тяжелым предметом и оставьте древесину в жидкости на 24 часа.

   Выньте сетку с древесными материалами из раствора и оставьте сушиться. Приподнимите сетчатый мешок с древесными материалами над емкостью с раствором, чтобы дать ему немного стечь. Затем положите древесные материалы на газетный лист или подвесьте их в сухом, хорошо проветриваемом месте и дайте просохнуть в течение 24 часов или более.

   • Обязательно используйте защитные перчатки, когда будете вытаскивать древесные материалы из химического раствора.
   • Если вы не дадите древесине высохнуть, то вам будет трудно разжечь костер.

3. Сожгите обработанные древесные материалы в огне. Разведите костер или растопите камин. Когда обычные дрова прогорят и огонь уменьшится, подкиньте в него обработанные древесные материалы. Через несколько минут они загорятся, и вы увидите цветное пламя.