Химический серпентарий, или фараоновы змеи. "Змея" из роданида ртути. «Черный удав» из стакана

Главная / Животные

Cтраница 1


Роданистая ртуть Hg (SCN) 2 получается лучше всего смешением растворов уксуснокислой ртути и роданистого калия.  

Получение роданистой ртути: 20 г азотнокислой ртути растворяют в 100 мл дистиллированной воды и подкисляют несколькими каплями концентрированной азотной кислоты. В другой колбе растворяют 13 г роданистого калия в 50 мл воды и при сильном перемешивании раствор по каплям переносят в раствор азотнокислой ртути. Образовавшийся аморфный осадок отфильтровывают, промывают водой до отрицательной реакции на роданид-ионы (в качестве индикатора - раствор желе-зоаммиачных квасцов) и высушивают.  

На воздухе роданистая ртуть устойчива.  

Взвесьте приблизительно 50 г роданистой ртути (2) в колбе из темного стекла вместимостью 473 мл, добавьте приблизительно 250 мл денатурируемого (метилированного) спирта, хорошо перемешайте встряхиванием и храните в темном месте. При хранении с течением времени роданид ртути (2) выделяет роданид-ионы, наличие которых в растворе увеличивает оптическую плотность холостой пробы.  

Меркуридифенил расщепляет его на роданбензол и роданистую ртуть; цинютил - на роданистый этил и роданистый цинк.  

При действии (родана на дифенилртуть образуются родан-бензол в роданистая ртуть; с цинкэтилом родан дает роданистый этил и роданистый цинк.  

Фотометрический, поглощение силикагелем, извлечение его этиловым спиртом, омыление спиртовым раствором едкого натра и определение выделившегося иона хлора по реакции с роданистой ртутью и хлорным железом.  

Метод основан на поглощении хлоралкенов силика-гелем, извлечении их этиловым спиртом, омылении спиртовым раствором едкого натра и определении выделившегося иона хлора по реакции с роданистой ртутью и трехвалентным железом.  

Фотометрический, поглощение 3, 3-дихлоризобутилена селикагелем, извлечение его этиловым спиртом, омыление спиртовым раствором едкого натра и определение выделившегося иона хлора по реакции с роданистой ртутью и трехвалентным железом.  

Ртуть роданистая (II), ТУ 305 - 51, 0 3 % - ный спиртовой раствор. Вносят в склянку 0 3 г роданистой ртути, приливают 100 мл этилового спирта, встряхивают несколько минут при слабом нагревании или оставляют на сутки до полного растворения.  

Соль двухвалентной ртути роданистоводородной кислоты - тиоцианат или роданид ртути Hg (SCN) 2 - - получается обычными способами: из окиси ртути и роданистоводородной кислоты в водном растворе, из ро-данидов щелочных металлов и нитрата , ацетата [ ПО ] (ср. Роданистая ртуть представляет собой иголочки или листочки, трудно растворимые в холодной, легче-в кипящей воде ; лучше, чем в воде, она растворяется в спирте и несколько растворима в эфире. Разлагается при температуре около 165 С с сильным вспучиванием (фараоновы змеи); весьма склонна к образованию с другими роданидами, галогенидами и цианидами комплексных солей Me [ Hg (SCN) 3l и Me2 [ Hg (SCN) J, в которых SCN-rpynna может быть заменена на CN и галоид и Н2О [ Ilia ] (ср.  

За день до лекции в колбе растворяют азотнокислую ртуть и д бавляют конц. Выпадает обильный осад (роданистой ртути, который фильтруют, промывают водой, сушат смешивают с коллодием. Из вязкой массы готовят колбаски длин в несколько сантиметров и несколько миллиметров толщиной. Колбас ] сушат на воздухе и заворачивают в тонкую папиросную бумагу. I лекции колбаски помещают в отверстие пробки и зажигают, образует фараонова змея из роданистой ртути.  

Страницы:      1

"Ты знакома с ветхой притчей
Про коварную змею..."
(Г. Гейне, "Книга песен")

В одном из библейских преданий говорится, как пророк Моисей, исчерпав все иные аргументы в споре с фараоном, совершил чудо, превратив жезл в извивающуюся змею... Фараон был посрамлен и напуган, Моисей получил разрешение покинуть Египет, а мир получил очередную загадку.

Шли века и тысячелетия, алхимия постепенно превращалась в науку химию... Наконец, химикам XIX века удалось придумать нечто похожее на чудо "фараоновой змеи".

Тиоцианатная змея Вёлера

Однажды осенью 1820 года совсем еще молодой студент-медик Гейдельбергского университета Фридрих Вёлер, смешивая водные растворы тиоцианата аммония NH 4 NCS и нитрата ртути Hg(NO 3) 2 , обнаружил, что из раствора выпадает белый осадок. Вёлер отфильтровал раствор и высушил осадок полученного тиоцианата ртути Hg(NCS) 2 , а потом любопытства ради поджег его. Осадок загорелся и произошло чудо: из невзрачного белого комочка, извиваясь, выползала и росла длинная черно-желтая "змея". Тиоцианат ртути после поджигания быстро разлагается с образованием черного сульфида ртути HgS, желтого объемистого нитрида углерода состава C 3 N 4 , углекислого газа и сернистого газа. Бурно выделяющиеся газы заставляют "ползти" змею, состоящую из твердых продуктов реакции. Просто удивительно, что из 1 г тиоцианата аммония и 2,5 г нитрата ртути получается в умелых руках змея длиной в 20--30 см. Однако соли ртути ядовиты, и работа с ними требует осторожности и внимания. Безопаснее показывать змею дихроматную.

Дихроматная змея

Смешивают, а затем растирают в ступке 10 г дихромата калия K 2 Cr 2 O 7 , 5 г нитрата калия KNO 3 и 10 г сахара . Полученный порошок увлажняют этиловым спиртом и коллодием и спрессовывают в стеклянной трубочке диаметром 4--5 мм. Получается "палочка" смеси, образующая при поджигании сначала черную, а потом зеленую змею, которая так же выползает и извивается, как тиоцианатная: она горит со скоростью 2 мм в секунду и удлиняется в 10 раз! Реакция горения сахарозы в присутствии двух окислителей -- нитрата калия и дихромата калия -- довольно сложна; в конечном итоге образуются черные частицы сажи, зеленый оксид хрома, расплав карбоната калия, а также углекислый газ и азот. Газы вспучивают смесь твердых продуктов и заставляют ее двигаться.

Другой рецепт изготовления дихроматной змеи включает смешивание порошков 1 г дихромата аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 , 2 г нитрата аммония NH 4 NO 3 и 1 г сахарной пудры. Эту смесь смачивают водой, лепят из нее палочку и сушат на воздухе. Если палочку поджечь, из нее в разные сторону поползут черно-зеленые змеи. Продукты реакции здесь те же, что и в предыдущем рецепте

Нитратный червяк

В столовую тарелку насыпают 3--4 ложки просеянного речного песка, делают из него горку с углублением в вершине и готовят реакционную смесь, состоящую из 1/2 чайной ложки нитрата аммония и 1/2 чайной ложки сахарного песка , тщательно перетертых в ступке. Затем в углубление горки наливают еще 1/2 столовой ложки этилового спирта и насыпают 1 чайную ложку приготовленной нитратно-сахарной смеси. После этого остается только поджечь спирт. Сразу же на поверхности смеси появляются черные шарики обугленного сахарного песка, и вслед за ними вырастает черный блестящий и толстый "червяк", спускающийся с горки. Если нитратно-сахарной смеси было взято не более 1 чайной ложки, то длина червяка не превысит 3--4 см. А его толщина зависит от диаметра углубления горки.

Спиртовая и глюконатная змеи

Это самые простые рецепты из нашего химического серпентария. Если таблетку твердого спирта (сухого горючего) пропитать концентрированным водным раствором нитрата аммония , капая его из пипетки, а потом высушить, то после трех-четырехкратного повторения этих операций можно получить исходное сырье для спиртовой змеи. Подожженная таблетка вспучивается; цвет змеи черный. Разложение уротропина (CH 2) 6 N 4 , входящего в состав твердого спирта, в смеси с нитратом аммония, приводит к образованию углерода, углекислого газа, азота и воды.

Для получения глюконатной змеи достаточно поднести к пламени таблетку глюконата кальция , который продается в каждой аптеке. Из таблетки выползет змея, объем которой намного превышает объем исходного вещества. Разложение глюконата кальция, имеющего состав Са 2 . H 2 O приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды.

1. Введение

2. Литературный обзор

3. 2.1. Общая характеристика ртути

4. 2.1.1. Важнейшие характеристики ртути

5. 2.1.2. Получение ртути

6. 2.1.3. Применение ртути

7. 2.1.4. Отравление ртутью и ее соединениями

8. 2.2. Родан (SCN)2

9. 2.3. Тиоциановая кислота

10. 2.3.1. Важнейшие характеристики тиоциановой кислоты

11. 2.3.2. Получение HCSN

12. 2.3.3. Применение роданистоводородной кислоты

13. 2.4. Тиоцианаты не органические

14. 2.4.1. Общая характеристика некоторых тиоцианатов

15. 2.4.2. Получение тиоцианатов

16. 2.4.3. Комплексные соединения тиоцианатов

17. 2.4.4. Применение тиоцианатов

18. 2.5. Тиоцианат (роданид) ртути (ΙΙ

19. 2.5.1. Историческая справка

20. 2.5.2. Получение Hg(SCN)2

21. 2.5.3. Реакции характерные для Hg(SCN)2

22. 2.5.4. Применение тиоцианата ртути (ΙΙ

23. 2.6 Токсикологический аспект

3. Экспериментальная часть.

5. Список используемой литературы

1. Введение

Целью данной курсовой работы является изучение способов синтеза тиоцианатов, в частности тиоцианат ртути (ΙΙ). Свойства соединений ртути(II) специфичны, поэтому они интересны для изучения.

Задачей данной работы является синтез тиоцианата ртути(II) и изучение его свойств.

Тиоцианаты щелочных металлов и аммония получают при улавливании цианистых соединений, содержащихся в коксовом газе, растворами соответствующих полисульфидов. Кроме того, NH4NCS получают взаимодействием NH3 с CS2, a KNCS и NaNCS получают сплавлением KCN или NaCN с серой. Другие тиоцианаты синтезируют обменной реакцией сульфатов, нитратов или галогенидов металлов с тиоцианатом Ba, К или Na, или взаимодействием гидроксидов или карбонатов металлов с HNCS. CuSCN получаются из тиоцианатов щелочных металлов, гидросульфита натрия и сульфата меди. Ca(SCN)2*3H2O получают действием оксида кальция на тиоцианат аммония.

2. Литературный обзор

2.1. Общая характеристика ртути

Ртуть – один из семи металлов, известных с древнейших времен. В металлическом состоянии Hg - серебристо-белого цвета и при комнатной температуре находится в жидком состоянии и при небольшом нагревании легко переходит в пар.

Ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов (в земной коре ее 4,5*10-6%. Примерно столько же Hg содержится в изверженных горных породах.) В земной коре Hg преимущественно рассеяна; осаждается из горячих вод, образуя ртутные руды (содержание в них ртути примерно 5-7%), известно 35 рудных минералов. В свободном виде она встречается в виде вкраплений в горные породы, но крайне редко, выделяется из морской воды.

2.1.1 Важнейшие характеристики ртути

Атомная масса

Валентные электроны

Радиус атома Э, нм

Радиус иона Э2+, нм

Энергия ионизации эВ

Сродство к электрону эВ

Стандартная энтольпия атомизации

61,5 (при 250С)

Плотность

Температура плавления 0С

Температура кипения0С

ΔH0возг,298, кДж/моль

S0298, Дж/(К*моль)

Особенностью электронного строения атома ртути является полностью сформированная «подвнешняя» d10 оболочка. Наличие замкнутой и поэтому очень стабильной d10 электронной оболочки обуславливается несклонностью ртути проявлять в своих гетерогенных соединениях более высокую степень окисления, чем 2+. Вместе с тем валентные возможности ртути очень обширны, благодаря легкой деформируемости все той же d10 электронной оболочки. Возникающий в результате деформации дополнительный эффект поляризации делает возможным образование ковалентных связей, что резко расширяет круг реализуемых реакций и соединений.

2.1.2 Получение ртути

Промышленным способом ее получают из основного минерала – сульфида (киновари) при окисленном обжиге:

HgS + O2 = Hg + SO2

Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приёмники. Для очистки сырую ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1 – 1,5 м) сосуд с 10%-ной HNO3, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.

Возможно, также гидрометаллургическое извлечение ртути из руд и концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением ртути алюминием. Разработаны способы извлечения ртути электролизом сульфидных растворов.

2.1.3 Применение ртути

Ртуть имеет широкое применение. Например: ртутная соль хромовой кислоты – замечательная зеленая краска по керамике; cильный яд сулема HgCl2, крайне нужна в гальванопластике, в производстве оловянных и цинковых сплавов тонкой структуры, в процессах гравирования и литографии, даже в фотографии. Промышленный катализ тоже не обходится без соединений ртути. Один из способов получения уксусной кислоты и этилового спирта основан на реакции, открытой русским ученым М.Г. Кучеровым. Сырьем служит ацетилен. В присутствии катализаторов – солей двухвалентной ртути – он реагирует с водяным паром и превращается в уксусный альдегид. Окисляя это вещество, получают уксусную кислоту, восстанавливая – спирт. Те же соли помогают получать из нафталина фталевую кислоту – важный продукт основного органического синтеза. Ртутными красками покрывают днища кораблей, чтобы они не обрастали ракушками. Иначе корабль снижает скорость, перерасходуется топливо. Самая известная из красок такого типа делается на основе кислой ртутной соли мышьяковистой кислоты HgHAsO4. Хотя все ртутные соли ядовиты, многие из них используются медициной, и, пожалуй, это одно из самых древних их применений. Сулема HgCl2 – яд, но и одно из первых антисептических средств. Цианид ртути использовали в производстве антисептического мыла. Желтую окись ртути до сих пор применяют при лечении глазных и кожных заболеваний. Каломель Hg2Cl2 – общеизвестное слабительное средство. Органические антисептики на основе соединений ртути пригодны даже для обработки слизистых оболочек. Также ртуть используется для создания научных приборов (барометров, термометров, и т. д.) и амальгамирования золота и серебра. Все соли ртути ядовиты, и это требует большой осторожности при работе с ними.

Для многих уроки химии являются настоящим мучением. А ведь если хоть немного разбираться в этом предмете, то можно проводить занимательные опыты и получать от этого удовольствие. Да и учителям не помешает заинтересовать своих учеников. Для этого отлично подойдут так называемые фараоновы змеи.

Происхождение названия

Достоверно происхождение названия "фараоновы змеи" не знает никто, но приурочивают его к библейским событиям. Для того чтобы произвести впечатление на фараона, пророк Моисей по совету Господа бросил свой посох о землю, и он превратился в змею. Оказавшись в руках у избранного, пресмыкающееся стало вновь посохом. Хотя на самом деле между тем, как получаются эти опыты, и библейскими событиями нет ничего общего.

Из чего можно получить "фараоновых змей"

Наиболее распространенным веществом для получения змей является роданид ртути. Однако опыты с ним можно проводить только в хорошо оборудованной химической лаборатории. Вещество токсично и имеет неприятный стойкий запах. А "фараонова змея" в домашних условиях может быть создана из таблеток, которые продаются в любой аптеке без рецепта, или минеральных удобрений из хозяйственного магазина. Для проведения опыта используется глюконат кальция, уротропин, сода, сахарная пудра, селитра и многие вещества, которые можно приобрести в аптеке или магазине.

"Змеи" из таблеток, содержащих сульфаниламиды

Проще всего провести дома опыт "Фараоновы змеи" из лекарственных группы. Это такие средства, как "Стрептоцид", "Бисептол", "Сульфадимезин", "Сульфадиметоксин" и прочие. Эти препараты есть в доме практически у каждого. "Фараоновы змеи" из сульфаниламидов получаются блестящего серого цвета, по структуре они напоминают кукурузные палочки. Если аккуратно подхватить зажимом или пинцетом "голову" змейки, то можно вытянуть из одной таблетки достаточно длинную рептилию.

Для того чтобы провести "Фараонова змея", понадобится горелка или сухое горючее и вышеперечисленные лекарственные препараты. Несколько таблеток выкладывается на который поджигается. При протекании реакции выделяются такие вещества, как азот, сероводород и водяные пары. Формула реакции следующая:

С 11 H 12 N 4 O 2 S+7O 2 = 28C+2H 2 S+2SO 2 +8N 2 +18H 2 O

Такой опыт нужно проводить очень аккуратно, поскольку сернистый газ очень токсичен, так же, как и сероводород. Поэтому если нет возможности проветривать во время эксперимента комнату или включить вытяжку, лучше заняться этим на улице или в специально оборудованной лаборатории.

"Змеи" из глюконата кальция

Лучше всего проводить эксперименты из тех веществ, которые безопасны, даже если их использовать за пределами специально оборудованной лаборатории. "Фараонова змея" из глюконата кальция получается достаточно просто.

Для этого потребуется 2-3 таблетки лекарственного препарата и кубик сухого горючего. Под воздействием пламени начинается реакция, и из таблетки выползает серая "змея". Такие опыты с глюконатом кальция вполне безопасны, но все же стоит соблюдать осторожность при их проведении. Формула химической реакции следующая:

C 12 H 22 CaO 14 +O2 = 10C+2CO 2 +CaO+11H 2 O

Как видим, происходит реакция с выделением воды, углекислого газа, углерода и оксида кальция. Именно выделение газа и обуславливает рост. "Фараоновы змеи" получаются в длину до 15 сантиметров, но они недолговечны. При попытке взять их в руки они распадаются.

"Фараонова змея" - как сделать из удобрения?

Если у вас есть огород на приусадебном участке или дача, то обязательно имеются и различные удобрения. Наиболее распространенное, которое можно найти в кладовке любого дачника и фермера - селитра или нитрат аммония. Для опыта потребуется просеянный речной песок, половина чайной ложки селитры, половина чайной ложки сахарной пудры, ложка этилового спирта.

Необходимо в горке из песка сделать углубление. Чем больше диаметр, тем толще будет "змея". Хорошо перетертую смесь селитры и сахара засыпают в углубление и заливают этиловым спиртом. Затем спирт поджигают, постепенно образуется "змея".

Реакция при этом происходит следующая:

2NH 4 NO 3 + C 12 H 22 O 11 = 11C + 2N 2 + CO 2 + 15H 2 O.

Выделение токсичных веществ при опыте обязывает соблюдать технику безопасности.

"Фараонова змея" из пищевых продуктов

"Фараоновы змеи" получаются не только из медицинских препаратов или удобрений. Для опыта можно воспользоваться такими продуктами, как сахар и сода. Такие компоненты найдутся на любой кухне. Из речного песка формируется горка с углублением и пропитывается спиртом. Сахарную пудру и пищевую соду смешивают в соотношении 4:1 и высыпают в углубление. Спирт поджигают.

Смесь начинает чернеть и медленно разбухать. Когда спирт практически перестает гореть, из песка выползает несколько извивающихся "рептилий". Реакция следующая:

2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O - + CO 2 ,

C 2 H 5 OH + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O

Смесь разлагается на углекислый газ и водяные пары. Именно газы заставляют раздуваться и расти кальцинированную соду, которая не сгорает в процессе реакции.

Еще одна "рептилия" из таблетки

Существует еще один простой способ получить "фараонову змею" из лекарственных препаратов. Для этого потребуется приобрести в аптеке препарат "Уротропин". Вместо таблеток также можно использовать содержащее это вещество. Еще понадобится раствор аммиачной селитры. Препарат "Уротропин" необходимо пропитать им. Однако нельзя сразу наносить на исходный материал весь раствор, поэтому необходимо добавлять по несколько капель и высушивать. При этом высыхание должно происходить при комнатной температуре.

После этого таблетку поджигают. В итоге получается даже не столько "змея", сколько "дракон". Однако, если разобраться, это тот же опыт "Фараоновы змеи". Но из-за свойств компонентов происходит более бурная реакция, что приводит к образованию объемной фигуре.

"Змея" из роданида ртути

Впервые химический опыт "Фараонова змея" получился у студента-медика в 1820 году. Фридрих Велер смешивал растворы нитрата ртути и тиоцианата аммония и получил белый кристаллический осадок. Получившийся осадок роданида ртути студент высушил и поджег просто ради любопытства. Из горящего вещества начала выползать черно-желтая змеевидная масса.

"Фараоновы змеи" из роданида ртути получаются просто. Вещество нужно поджечь на термостойкой поверхности. Последует реакция:

2Hg(NCS) 2 = 2HgS + C 3 N 4 + CS 2

CS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2

Под термическим воздействием происходит разложение роданида ртути на сульфид ртути (придает "рептилии" черный цвет), нитрид углерода (отвечает за желтую окраску змеи) и сероуглерод (дисульфид углерода). Последний возгорается и разлагается на газы - углекислый газ и оксид серы, которые вспучивают нитрид углерода. Он, в свою очередь, захватывает сульфид ртути, и получаются черно-желтые "фараоновы змеи".

Данный опыт ни в коем случае нельзя проводить в домашний условиях! Кроме того, что выделяются токсичные газы, происходит выделение ртутных паров. Ртуть же ядовита сама по себе и может вызвать сильнейшее химическое отравление.

Безопасность при проведении опытов

Несмотря на то что большинство веществ, из которых могут получиться "фараоновы змеи", считаются безопасными, опыты нужно проводить очень аккуратно. Как видно из вышеприведенных формул, при разложении выделяются достаточно токсичные компоненты, которые могут привести к тяжелейшим отравлениям. Все опыты можно проводить на дому только в проветриваемом помещении или при наличии вытяжки высокой мощности. Опыты с роданидом ртути можно проводить только в специально оборудованной лаборатории, соблюдая все правила техники безопасности.

В заключение можно сказать, что, проводя на занятиях химический опыт "Фараоновы змеи", преподаватель может заинтересовать учеников своим предметом. Уроком, скорее всего, заинтересуются даже те, кто не понимает и не любит химию. А те, кто предпочитает практику вместо скучных теоретических выкладок, получат дополнительный стимул к изучению науки.

© 2018 4udak.ru -- Интернет онлайн журнал