Химический хамелеон - Chemical chameleon

Химическая реакция хамелеона

В химический хамелеон это окислительно-восстановительная реакция, хорошо известный из демонстраций в классе, в котором используются резкие изменения цвета, связанные с различными степенями окисления марганец.[1][2]

Глаубер сообщил первое описание производства перманганат калия когда он отметил, что диоксид марганца (как минерал пиролюзит ) может реагировать при высоких температурах с щелочь для получения вещества, которое растворяется в воде, давая зеленый раствор, который медленно меняет цвет на фиолетово-красный.[3] Этот процесс, аналогичный тому, который до сих пор используется при производстве перманганата калия,[4] окисленный диоксид марганца к манганат калия который, подкисленный углекислый газ абсорбируется из воздуха, окисляется до пурпурного перманганата калия.

Химическая реакция хамелеона показывает обратный процесс: сначала фиолетовый перманганат калия восстанавливается до зеленого манганата калия, а затем до коричневого диоксида марганца:[1][2][5]

KMnO4 (фиолетовый) → K2MnO4 (зеленый) → MnO2 (коричнево-желтая суспензия)

Синий гипоманганат калия может также образовывать промежуточное звено.[6]

Степени окисления марганца[7]
+7KMnO
4 (Виолетта)
+6K
2MnO
4 (зеленый)
+5K
3MnO
4 (синий)
+4MnO
2 (желтый)

Реакция протекает в щелочных условиях под действием восстановителя. Гидроксид натрия, гидроксид калия, и гидроксид аммония можно использовать для подщелачивания раствора перманганата, при этом можно использовать различные восстановители, сахара быть обычным.[1][5][8]

Аналогичная демонстрация включает замачивание бумаги в растворе подщелачиваемого перманганата, который вызывает такие же изменения цвета, как при окислении бумаги и восстановлении перманганата.[9]

использованная литература

  1. ^ а б c Братья Науки: Химический Хамелеон
  2. ^ а б Состояния окисления и химический хамелеон Католическая средняя школа Общество науки и математики
  3. ^ Weeks, M.E. и Leicester, H.M .; Открытие элементов, Журнал химического образования 1968
  4. ^ Рейди, Арно Х. (2002) «Соединения марганца» в Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.a16_123
  5. ^ а б "Химический хамелеон" (docx). Институт Онтарио по исследованиям в области образования. Получено 20 марта 2014.
  6. ^ «Факультет естественных наук Пертского университета: химический эксперимент - KMnO4 + NaOH + сахар». Архивировано из оригинал на 2015-03-16. Получено 2014-03-20.
  7. ^ Шмидт, Макс (1968). «VII. Небенгруп». Anorganische Chemie II (на немецком). Wissenschaftsverlag. С. 100–109.
  8. ^ Chem C3000 Руководство по эксперименту (PDF). Темза и Космос. п. 53. Архивировано с оригинал (PDF) на 2013-04-07. Получено 2014-03-20.
  9. ^ Томпсон, Роберт Брюс. «Лаборатория 10.2: Окислительные состояния марганца». Иллюстрированное руководство по экспериментам в домашней химии.