Précipitation rouge en chimie. Précipitations anormales : pluies « colorées » et neige « chocolat ». Référence. Thème de la leçon - "Chimie de la couleur des réactions qualitatives"

Presque tous les composés de chrome et leurs solutions sont intensément colorés. Ayant une solution incolore ou un précipité blanc, on peut conclure avec une forte probabilité que le chrome est absent. Les composés du chrome hexavalent sont le plus souvent colorés en jaune ou en rouge, tandis que le chrome trivalent se caractérise par des tons verdâtres. Mais le chrome est également sujet à la formation de composés complexes, et ils sont peints dans une variété de couleurs. Rappelez-vous : tous les composés de chrome sont toxiques.

Le bichromate de potassium K 2 Cr 2 O 7 est peut-être le plus célèbre des composés du chrome et le plus facile à obtenir. Une belle couleur rouge-jaune indique la présence de chrome hexavalent. Faisons plusieurs expériences avec lui ou avec du bichromate de sodium très semblable à lui.

On chauffe fortement dans la flamme d'un bec Bunsen sur un tesson de porcelaine (un morceau de creuset) une quantité de bichromate de potassium telle qu'elle tiendra sur la pointe d'un couteau. Le sel ne libérera pas d'eau de cristallisation, mais fondra à une température d'environ 400°C avec formation d'un liquide sombre. Réchauffons-le encore quelques minutes à feu vif. Après refroidissement, un précipité vert se forme sur le tesson. Nous allons en dissoudre une partie dans de l'eau (elle deviendra jaune) et laisser l'autre partie sur le tesson. Le sel se décompose lorsqu'il est chauffé, entraînant la formation de chromate de potassium jaune soluble K 2 CrO 4 , d'oxyde de chrome vert (III) et d'oxygène :

2K 2 Cr 2 O 7 → 2K 2 CrO 4 + Cr 2 O 3 + 3/2O 2
En raison de sa tendance à libérer de l'oxygène, le dichromate de potassium est un agent oxydant puissant. Ses mélanges avec du charbon, du sucre ou du soufre s'enflamment vigoureusement au contact de la flamme d'un brûleur, mais ne donnent pas d'explosion ; après combustion, une volumineuse couche de vert se forme - en raison de la présence d'oxyde de chrome (III) - cendre.

Avec attention! Ne brûlez pas plus de 3 à 5 g sur un éclat de porcelaine, sinon le thermofusible pourrait commencer à éclabousser. Gardez vos distances et portez des lunettes de sécurité !

Nous grattons la cendre, la lavons avec de l'eau de chromate de potassium et séchons l'oxyde de chrome restant. Préparons un mélange composé à parts égales de nitrate de potassium (nitrate de potassium) et de carbonate de soude, ajoutons-le à l'oxyde de chrome dans un rapport de 1: 3 et faisons fondre la composition obtenue sur un tesson ou un bâton de magnésie. En dissolvant la masse fondue refroidie dans l'eau, on obtient une solution jaune contenant du chromate de sodium. Ainsi, le salpêtre fondu oxyde le chrome trivalent en hexavalent. Par fusion avec de la soude et du salpêtre, tous les composés du chrome peuvent être transformés en chromates.

Pour la prochaine expérience, dissolvons 3 g de bichromate de potassium en poudre dans 50 ml d'eau. À une partie de la solution, ajoutez un peu de carbonate de potassium (potasse). Il se dissoudra avec la libération de CO2 et la couleur de la solution deviendra jaune clair. Le chromate est formé à partir du dichromate de potassium. Si nous ajoutons maintenant une solution à 50% d'acide sulfurique par portions (Attention!), La couleur rouge-jaune du bichromate réapparaîtra.

Verser 5 ml de solution de dichromate de potassium dans un tube à essai, faire bouillir avec 3 ml d'acide chlorhydrique concentré sous tirage ou à l'air libre. Du chlore gazeux toxique jaune-vert est libéré de la solution, car le chromate oxydera le HCl en chlore et en eau. Le chromate lui-même se transformera en chlorure de chrome trivalent vert. Il peut être isolé en évaporant la solution, puis, en fusionnant avec de la soude et du nitrate, converti en chromate.

Dans un autre tube à essai, ajoutez délicatement 1 à 2 ml d'acide sulfurique concentré au dichromate de potassium (en quantité qui tient sur la pointe d'un couteau). (Attention ! Le mélange peut éclabousser ! Portez des lunettes de sécurité !) Nous chauffons fortement le mélange, ce qui libère de l'oxyde de chrome hexavalent jaune brunâtre CrOz, qui est peu soluble dans les acides et bien dans l'eau. C'est de l'anhydride d'acide chromique, mais parfois on l'appelle acide chromique. C'est l'agent oxydant le plus puissant. Son mélange avec de l'acide sulfurique (mélange de chrome) est utilisé pour le dégraissage, car les graisses et autres contaminants difficiles à éliminer sont convertis en composés solubles.

Attention! Il faut être extrêmement prudent lorsque l'on travaille avec le mélange de chrome ! En cas d'éclaboussures, il peut provoquer de graves brûlures ! Par conséquent, dans nos expériences, nous refuserons de l'utiliser comme agent de nettoyage.

Enfin, considérons les réactions de détection du chrome hexavalent. Placer quelques gouttes de solution de dichromate de potassium dans un tube à essai, diluer avec de l'eau et effectuer les réactions suivantes.

Lorsqu'une solution de nitrate de plomb est ajoutée (Attention ! Poison !) Le chromate de plomb jaune (jaune de chrome) précipite ; lors de l'interaction avec une solution de nitrate d'argent, un précipité rouge-brun de chromate d'argent se forme.

Ajouter du peroxyde d'hydrogène (conservé correctement) et acidifier la solution avec de l'acide sulfurique. La solution prendra une couleur bleu foncé en raison de la formation de peroxyde de chrome. Le peroxyde, lorsqu'il est secoué avec de l'éther (Attention ! Risque d'incendie !) se transforme en un solvant organique et devient bleu.

Cette dernière réaction est spécifique du chrome et est très sensible. Il peut être utilisé pour détecter le chrome dans les métaux et les alliages. Tout d'abord, il est nécessaire de dissoudre le métal. Mais, par exemple, l'acide nitrique ne détruit pas le chrome, comme on peut facilement le vérifier en utilisant des morceaux de chromage endommagés. Avec une ébullition prolongée avec de l'acide sulfurique à 30% (de l'acide chlorhydrique peut être ajouté), le chrome et de nombreux aciers contenant du chrome sont partiellement dissous. La solution résultante contient du sulfate de chrome (III). Pour pouvoir conduire une réaction de détection, on la neutralise d'abord avec de la soude caustique. L'hydroxyde de chrome (III) gris-vert précipitera, qui se dissoudra dans l'excès de NaOH et formera du chromite de sodium vert.

Filtrer la solution et ajouter 30 % de peroxyde d'hydrogène (Attention ! Poison !). Lorsqu'elle est chauffée, la solution jaunit, car la chromite est oxydée en chromate. L'acidification se traduira par une coloration bleue de la solution. Le composé coloré peut être extrait par agitation avec de l'éther. Au lieu de la méthode décrite ci-dessus, des dépôts minces d'un échantillon de métal peuvent être alliés avec de la soude et du nitrate, lavés et la solution filtrée testée avec du peroxyde d'hydrogène et de l'acide sulfurique.

Enfin, testons avec une perle. Des traces de composés de chrome donnent une couleur vert clair avec du brun.

Objectifs de la leçon:

• détermination des facteurs qui provoquent la coloration des produits chimiques ;
• expansion et systématisation des connaissances sur les fondements chimiques de la théorie de l'origine de la couleur;
• développement de l'intérêt cognitif pour l'étude des réactions qualitatives.

Compétences formées des étudiants:

• la capacité d'analyser les phénomènes du monde environnant en termes chimiques;
• la capacité d'expliquer les phénomènes chimiques associés à l'apparition de solutions colorées ;
• volonté de travailler de manière indépendante avec des informations;
• volonté d'interagir avec des collègues et de parler devant un public.

"Tous les êtres vivants aspirent à la couleur." W. Goethe

Mise à jour des connaissances

Dans les leçons précédentes, nous avons étudié les propriétés des substances inorganiques et organiques, en utilisant souvent des réactions qualitatives qui indiquent la présence d'une substance particulière par la couleur, l'odeur ou les sédiments. La grille de mots croisés qui vous est proposée est constituée des noms d'éléments chimiques qui présentent des différences de couleur.

Solution de mots croisés :

Verticalement:

1) Substance qui rend les flammes violettes (potassium).

2) Le métal argenté le plus léger (lithium).

Horizontalement :

3) Le nom de cet élément est "branche verte" (thallium)

4) Le métal qui tache le verre en bleu (niobium)

5) Le nom du métal signifie bleu ciel (césium)

6) Les vapeurs violettes de cette substance ont d'abord été obtenues par Courtois grâce à son chat (iode).

Motivation de l'activité éducative.

Veuillez noter que la solution aux mots croisés était liée à la couleur des substances. Mais pas seulement les produits chimiques, mais le monde qui nous entoure est coloré.

"Tous les êtres vivants aspirent à la couleur." Ces mots du grand génie de la poésie reflètent bien la particularité des émotions que telle ou telle couleur évoque en nous. Nous le percevons de manière associative, c'est-à-dire rappeler quelque chose de familier et familier. La perception de la couleur s'accompagne de certaines émotions. (Démonstration de peintures d'artistes).

Les élèves répondent à des questions sur les émotions sur la perception de la couleur.

• La couleur bleue évoque le calme, elle est agréable, elle augmente l'appréciation de l'affirmation de soi.
• Vert - la couleur des plantes vertes, l'ambiance de paix, de tranquillité.
• Le jaune est l'esprit du bonheur, du plaisir, associé au soleil.
• Le rouge est la couleur de l'activité, de l'action, vous voulez obtenir des résultats.
• Noir - provoque de la tristesse, de l'irritation.

Pourquoi le monde qui nous entoure est-il si coloré ?

Aujourd'hui, nous essayons de trouver la réponse à la question "Qu'est-ce qu'une couleur?" en termes de chimie.

Le sujet de la leçon est "La chimie des couleurs des réactions qualitatives".

Détermination des facteurs de couleur

Il est impossible de considérer l'essence chimique de la couleur sans connaître les propriétés physiques de la lumière visible. Sans lumière, il n'y a pas de coloration des objets, tout semble sombre. La lumière est constituée d'ondes électromagnétiques. Combien de joie un arc-en-ciel dans le ciel apporte aux enfants et aux adultes, cependant, cela n'apparaît que si les rayons du soleil se reflètent dans les gouttelettes d'eau et reviennent à l'œil humain avec un spectre multicolore. On doit au grand physicien anglais Isaac Newton le fait qu'il ait expliqué ce phénomène : le blanc est une combinaison de rayons de différentes couleurs. Chaque longueur d'onde correspond à une certaine énergie que ces ondes véhiculent. La couleur de toute substance est déterminée par la longueur d'onde, dont l'énergie prévaut dans ce rayonnement. La couleur du ciel dépend de la quantité de lumière solaire qui atteint nos yeux. Les rayons à courte longueur d'onde (bleu) sont réfléchis par les molécules de gaz de l'air et diffusés. Notre œil les perçoit et détermine la couleur du ciel - bleu, bleu (tableau 1.)

Tableau 1 - Couleur des substances ayant une bande d'absorption dans la partie visible du spectre.

Il en est de même pour les substances colorées. Si une substance réfléchit des rayons d'une certaine longueur d'onde, alors elle est colorée. Si l'énergie des ondes lumineuses de tout le spectre est également absorbée ou réfléchie, la substance apparaît alors en noir ou en blanc. Grâce aux cours de biologie, vous savez que l'œil humain contient un système optique : le cristallin et le corps vitré. La rétine contient des éléments sensibles à la lumière : cônes et bâtonnets. Les cônes nous permettent de distinguer les couleurs.

Ainsi, ce que nous appelons couleur est le résultat de deux phénomènes physiques et chimiques : l'interaction de la lumière avec les molécules d'une substance et l'effet des ondes provenant d'une substance sur la rétine des yeux.

1 facteur de formation de couleur est la lumière.

Considérons des exemples du facteur suivant - la structure des substances.

Les métaux ont une structure cristalline, ils ont une structure ordonnée d'atomes et d'électrons. La couleur est liée à la mobilité des électrons. Lors de l'éclairage des métaux, la réflexion prédomine, leur couleur dépend de la longueur d'onde qu'ils réfléchissent. (Démonstration de la collecte des métaux). L'éclat blanc est dû à la réflexion uniforme de presque tout l'ensemble des rayons visibles. C'est la couleur de l'aluminium, du zinc. L'or a une couleur jaune rougeâtre car il absorbe les rayons bleus, indigo et violets. Le cuivre a également une couleur rougeâtre. La poudre de magnésium est noire, ce qui signifie que cette substance absorbe tout le spectre des rayons.

Voyons comment la couleur d'une substance change par rapport à l'état de la structure en utilisant le soufre comme exemple.

Démonstration du film vidéo "Eléments chimiques".

Nous concluons: le soufre à l'état cristallin est jaune et à l'état amorphe il est noir, c'est-à-dire dans ce cas, le facteur de couleur est la structure de la substance.

Qu'advient-il de la couleur des substances lorsque la structure est détruite, par exemple, lors de la dissociation des molécules de sel, si ces solutions sont colorées.

CuS0 4 (bleu) Cu 2+ + SO 4 2-

NiS0 4 (vert) Ni 2+ + SO 4 2-

CuCI 2 (bleu) Cu 2+ + 2CI -

FeCI 3 (jaune) Fe 3+ +3CI -

Dans ces solutions, les mêmes anions, différents cations donnent la couleur.

Les solutions suivantes ont le même cation, mais des anions différents, donc les anions sont responsables de la couleur :

K 2 Cr 2 O 7 (orange) 2K + +Cz 2 O 4 2-

K 2 Cr0 4 (jaune) 2K + + Cz0 4 2-

KMnO 4 (violet) K + + Mn04 -

Le 3e facteur d'apparition de la couleur est l'état ionique des substances.

La couleur dépend également de l'environnement autour des particules colorées. Les cations et les anions en solution sont entourés d'une coquille d'un solvant qui affecte les ions.

Nous réalisons l'expérience suivante. Il y a une solution de jus de betterave (couleur pourpre). Ajoutez ce qui suit à cette solution :

1. une expérience. Solution de jus de betterave et acide acétique
2. une expérience. Solution de jus de betterave et solution de NH 4 0H
3. une expérience. Une solution de jus de betterave et d'eau.

Dans l'expérience 1, un milieu acide provoque un changement de couleur vers le violet, dans l'expérience 2, un milieu alcalin change la couleur des betteraves en bleu, et l'ajout d'eau (milieu neutre) ne provoque pas de changement de couleur.

Un indicateur bien connu pour la détermination d'un environnement alcalin est la phénolphtaléine, qui change la couleur des solutions alcalines en cramoisi.

L'expérience se fait :

NaOH + phénolphtaléine -> couleur pourpre

Nous concluons : le 4ème facteur de changement de couleur est l'environnement.

Considérons le cas de l'environnement d'un atome d'un élément par divers complexes.

Une expérience est en cours : une réaction qualitative à l'ion Fe 3+ :

FeCl 3 + KCNS -> couleur rouge

FeCl 3 + K 4 (Fe(CN) 6) -> p-p bleu foncé

Un fait historique est associé à un changement de couleur de l'ion fer lorsqu'il est entouré de thiocyanate de potassium de couleur sanglante.

Messages étudiants.

En 1720, des opposants politiques à Pierre Ier du clergé organisèrent un "miracle" dans l'une des cathédrales de Saint-Pétersbourg - l'icône de la Mère de Dieu commença à verser des larmes, ce qui fut commenté comme un signe de sa désapprobation des réformes de Pierre . Peter I a soigneusement examiné l'icône et a remarqué quelque chose de suspect : il a trouvé de petits trous dans les yeux de l'icône. Il a également trouvé l'origine des larmes : il s'agissait d'une éponge imbibée d'une solution de thiocyanate de fer, qui a une couleur rouge sang. Le poids pressait uniformément sur l'éponge, pressant les gouttes à travers un trou dans l'icône. "Voilà la source des larmes miraculeuses", dit l'Empereur.

Nous expérimentons.

Nous écrivons des mots sur du papier avec des solutions de CuS0 4 (bleu) et de FeСI 3 (jaune), puis nous traitons la feuille avec du sel de sang jaune K 4 (Fe (CN) 6). Le mot CuSO 4 (cyan) devient rouge et le mot FeCI 3 (jaune) devient bleu-vert. Il n'y a pas de changement dans l'état d'oxydation du métal, seul l'environnement a changé :

2CuS0 4 + K 4 (Fe(CN) 6) Cu 2 (Fe(CN) 6) + 2K 2 SO 4

4FeCl 3 + 3 K 4 (Fe(CN) 6) Fe 4 (Fe(CN) 6) 3 +12 KCI

5ème facteur de couleur - environnement des ions par complexes.

Conclusion.

Nous avons identifié les principaux facteurs influençant la manifestation de la couleur des substances.

Nous avons réalisé que la couleur est le résultat de l'absorption d'une certaine partie du spectre visible de la lumière solaire par une substance.

Une réaction qualitative est une réaction spéciale qui détecte des ions ou des molécules par couleur.

Messages d'étudiants sur le thème "La couleur sert les gens".

Le sang animal et les feuilles vertes contiennent des structures similaires, mais le sang contient des ions de fer - Fe et des plantes - Mg. Cela garantit la couleur: rouge et vert. Soit dit en passant, le dicton "sang bleu" est vrai pour les animaux des grands fonds, dont le sang contient du vanadium au lieu du fer. De plus, les algues qui poussent dans des endroits où il y a peu d'oxygène ont une couleur bleue.

Les plantes à chlorophylle sont capables de former des substances organomagnésiennes et d'utiliser l'énergie de la lumière. La couleur des plantes photosynthétiques est le vert.

L'hémoglobine contenant du fer est utilisée pour transporter l'oxygène dans tout le corps. L'hémoglobine avec de l'oxygène colore le sang en rouge vif et sans oxygène donne au sang une couleur sombre.

Les peintures et les teintures sont utilisées par les artistes, les décorateurs et les travailleurs du textile. L'harmonie des couleurs fait partie intégrante de l'art du "design". Les peintures les plus anciennes étaient le charbon de bois, la craie, l'argile, le cinabre et certains sels comme l'acétate de cuivre (vert-de-gris).

Les peintures au phosphore sont utilisées pour les panneaux de signalisation et les publicités, les bateaux de sauvetage.

Aux fins de blanchiment, des substances sont introduites dans la composition des lessives en poudre qui donnent au tissu une fluorescence bleutée.

La surface de tous les objets métalliques sous l'influence de l'environnement est détruite. Leur protection est plus efficace avec des pigments colorés : poudre d'aluminium, poussière de zinc, plomb rouge, oxyde de chrome.

Réflexion.

1. Quels facteurs provoquent la couleur des produits chimiques ?

2. Quelles substances peuvent être déterminées par des réactions qualitatives par changement de couleur ?

3. Quels facteurs déterminent la couleur des sels de potassium et de cuivre ?

La nature, dont les produits chimiques font partie, nous entoure de mystères, et essayer de les résoudre est l'une des plus grandes joies de la vie.

Aujourd'hui, nous avons essayé d'aborder la vérité "Chimie de la couleur" d'un côté, et peut-être en découvrirez-vous un autre. La chose la plus importante est que le monde de la couleur soit reconnaissable.

L'homme est né
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Pour quelle raison? Cherchez votre réponse !

Devoirs.

Donner des exemples de réactions qualitatives aux ions de fer par changement de couleur.

Imaginons la situation suivante :

Vous travaillez dans un laboratoire et décidez de faire une expérience. Pour ce faire, vous avez ouvert l'armoire à réactifs et vous avez soudainement vu l'image suivante sur l'une des étagères. Deux pots de réactifs avaient leurs étiquettes décollées, qui ont été laissées en toute sécurité à proximité. Dans le même temps, il n'est plus possible de déterminer exactement quel pot correspond à quelle étiquette, et les signes extérieurs des substances permettant de les distinguer sont les mêmes.

Dans ce cas, le problème peut être résolu en utilisant le soi-disant réactions qualitatives.

Réactions qualitatives appelées telles réactions qui vous permettent de distinguer une substance d'une autre, ainsi que de connaître la composition qualitative de substances inconnues.

Par exemple, on sait que les cations de certains métaux, lorsque leurs sels sont ajoutés à la flamme du brûleur, la colorent d'une certaine couleur :

Cette méthode ne peut fonctionner que si les substances à distinguer changent la couleur de la flamme de différentes manières, ou si l'une d'entre elles ne change pas de couleur du tout.

Mais, disons que par chance, les substances que vous déterminez ne colorent pas la couleur de la flamme, ou ne la colorent pas de la même couleur.

Dans ces cas, il faudra distinguer les substances utilisant d'autres réactifs.

Dans quel cas peut-on distinguer une substance d'une autre à l'aide de n'importe quel réactif ?

Il y a deux options :

• Une substance réagit avec le réactif ajouté, tandis que l'autre ne le fait pas. Dans le même temps, il faut clairement voir que la réaction de l'une des substances de départ avec le réactif ajouté s'est réellement passée, c'est-à-dire qu'un signe extérieur en est observé - un précipité s'est formé, un gaz a été libéré, un un changement de couleur s'est produit, etc.

Par exemple, il est impossible de distinguer l'eau d'une solution d'hydroxyde de sodium utilisant de l'acide chlorhydrique, malgré le fait que les alcalis réagissent parfaitement avec les acides :

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

Cela est dû à l'absence de tout signe extérieur de réaction. Une solution transparente et incolore d'acide chlorhydrique, lorsqu'elle est mélangée à une solution d'hydroxyde incolore, forme la même solution transparente :

Mais d'autre part, l'eau peut être distinguée d'une solution aqueuse d'alcali, par exemple en utilisant une solution de chlorure de magnésium - un précipité blanc se forme dans cette réaction:

2NaOH + MgCl 2 = Mg(OH) 2 ↓+ 2NaCl

2) Les substances peuvent également être distinguées les unes des autres si elles réagissent toutes les deux avec le réactif ajouté, mais le font de manière différente.

Par exemple, une solution de carbonate de sodium peut être distinguée d'une solution de nitrate d'argent en utilisant une solution d'acide chlorhydrique.

l'acide chlorhydrique réagit avec le carbonate de sodium pour libérer un gaz incolore et inodore - le dioxyde de carbone (CO 2) :

2HCl + Na 2 CO 3 \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2

et avec du nitrate d'argent pour former un précipité de fromage blanc AgCl

HCl + AgNO 3 \u003d HNO 3 + AgCl ↓

Les tableaux ci-dessous présentent différentes options pour détecter des ions spécifiques :

Réactions qualitatives aux cations

Réactions qualitatives aux anions