Моль

Порції речовин кількістю 1 моль

Цікаво, що багато хто з учнів, які використовують поняття «моль» для кількісних обчислень в хімії, так і не розуміють до кінця, що ж це за величина така. В усіх підручниках з хімії сучасне визначення одиниці кількості речовини «моль» ґрунтується на кількості структурних частинок. При цьому учні досить легко запам’ятовують, що 1 моль будь-якої речовини містить 6,02•10²³ структурних частинок цієї речовини. А ось на прохання відміряти 1 моль води починають розгублено піднімати плечі або втягувати в ці плечі голову. Гуртківці-хімікуси вирішили допомогти цим учням, відмірявши порції 1моль найпоширеніших речовин. Як же нам вдалось взяти такі кількості кожної речовини, щоб там  було саме стільки структурних частинок, скільки їх міститься у 12г вуглецю ¹²C? Так само, як відмірюють речовини всі люди – за масами та об’ємами. Згадаємо старе визначення «моль», яке використовувалось  в хімії впродовж майже сторіччя, доки у 1971 році його було змінено на сучасне. Ще не так давно в підручниках і довідниках з хімії писали: «Грам-молекула (моль) – така кількість даної речовини, маса якої при вираженні в грамах чисельно дорівнює відносній молекулярній масі цієї речовини». Тобто для того, щоб відміряти 1 моль води, потрібно розрахувати її відносну молекулярну масу (M_r(H₂O)=  18), відміряти рівно 18г води. Порція 1 моль води готова! А так як вода за звичайних умов рідина, і густина її 1 г/см³, то найпростіше відміряти 1 моль, використовуючи мірний циліндр (18 мл). Нажаль, учні просто забувають, що фізична величина «молярна маса» як раз і є тією самою підказкою, яка допомагаю дати відповідь на питання «а скільки це – 1 моль алюмінію, кухонної солі, соди, води… Подивіться, як виглядає 1 моль алюмінію:  

На терезах: 1 моль алюмінію

М(Al)= 27г/моль. Отже,

Зелені кристали

Кристали з мідного купоросу та дихромату калію

Подивіться, які чарівні зелені кристали виростив Микола! Для цього він взяв рівні кількості мідного купоросу (кристалічна речовина блакитного кольору) та калій дихромату (оранжеві кристали). Рівні кількості - це саме по кількості речовини, тобто на 1 моль  CuSO4 припадало 1 моль K2Cr2O7. Ці дві солі не реагують між собою, не утворюють твердих розчинів заміщення (ізоморфних кристалів, як у випадку з алюмокалієвими та хромокалієвими галунами), тому з розчинів мали б кристалізуватися окремо. Але утворилось три вида кристалів - прозорі смарагдові, матові трав'янисті та маленькі (бачите, на периферії) оранжеві кристалики - це вже точно калій дихромат сам по собі. Такий результат навіть досвідчених хіміків-професіоналів дивує. Обговорення процесів, що відбуваються в розчині мідного купоросу та дихромату калію або амонію ми знайшли в електронному журналі "Хімія та хіміки". Там же є звіт про проведенню якісного аналізу зелених кристалів. Вчені дослідили, що зелені кристали містять Купрум, сульфат-, дихромат- або хромат- йони. Але питання про точну будову зелених кристалів залишилося відкритим.

Хромокалієві галуни

Хромокалієві галуни

Надзвичайно красиві правильні кристали можна виростити з хромокалієвих галунів. Хромокалієві галуни  - подвійна сіль, сульфат калію і тривалентного хрому, кристалогідрат. Формула  KCr(SO₄)₂ · 12H₂O. Ось як виглядають свіжі хромокалієві галуни:
"Свіжі галуни?" - спитаєте ви. Хіба можуть бути вони несвіжими? Виявляється, так. Адже це кристалогідрат, який містить значну кількість кристалізаційної води. Фіолетовий колір обумовлений гідротованими йонами тривалентного хрому Cr³⁺ . З часом відбувається зневоднення кристалогідрату, "вивітрювання". Тоді темно-фіолетові октаедричні кристали, що просвічують рубіново-червоним кольором, виглядатимуть так:

Хромокалієві галуни, що вивітрились

Чудове забарвлення зникає, кристалики наче вкриваються білуватим нальотом, з'являються зеленкуваті кристалики.

Минулого року Микола та Олег вирішили провести змагання по вирощуванню кристалів. Було взято однакову кількість галунів, і змагання почалося: 

Микола та Олег розпочинають змагання по вирощуванню кристалів

Ще Олег вирішив перевірити, як впливає магнітне поле на рість кристалів, тому одну свою склянку з насиченим розчином галунів він розмістив на магніті. Микола вирощував кристал звичайним способом.  
Як часто буває, в змаганні перемогла дружба. І у Миколи, і у Олега утворились чудові кристали. Хоча все ж таки, задля справедливості, кристали Олега виявилися більшими:

Кристали хромокалієвих галунів

 Олег також довів, що магнітне поле суттєво на ріст кристалів не впливає.
А ось які кристалики

Йодована сіль

Титриметричене визначення Йоду

Кожен шостий житель Землі страждає на дефіцит Йоду. Актуальна ця проблема і для України. З води та повітря людина отримує 10% Йоду, решту 90% - з продуктами харчування. Для запобігання йододефіциту в багатьох країнах йодують всю кухонну сіль, що надходить у продаж. Про необхідність обов’язкового йодування солі в Україні наголошують спеціалісти – эндокринологи та громадські діячі. Метою даної роботи було обґрунтувати корисність продуктів у зв'язку з вмістом Йоду і його впливом на якість продуктів і організм людини. Для цього було досліджено вміст Йоду в продуктах харчування, проведено хімічний аналіз йодованої кухонної солі, перевірена методика виявлення Йоду у солі на інших продуктах харчування рослинного і тваринного походження. Автор роботи - учень 9 класу Денис Бобир.

Вулкан на столі (Вулкан Бьоттгера)

Зазвичай цей ефектний дослід демонструють на самих перших уроках хімії, щоб заохотити до вивчення цієї дивовижної науки. Так робимо і ми. Але, як виявилось нещодавно, за якихось причин на нашому блозі про цей чудовий дослід – ані слова. Виправляємось: дивіться вулкан:

Речовина оранжевого кольору – амоній дихромат (NH4)2Cr2O7 , який розкладається з виділенням безпечного газу азоту, водяної пари та твердого оксиду хрому (ІІІ) Cr2O3 зеленого кольору. Для ініціювання реакції розкладу ми використали крихітку сухого пального. Можна на гірку дихромату амонію з цією метою додати краплину спирту або просто на декілька секунд занурити палаючу скіпку. Після цього розпочинається екзотермічна реакція:

(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2↑+ 4H2O

У хімікусів-початківців завжди виникає питання:

Магнітний перемішувач

В нашій шкільній лабораторії поповнення: магнітний перемішувач! Особливо корисний для приготування розчинів при вирощуванні кристалів. Принцип роботи перемішувача заснований на передачі руху від обертального магніту до стрижня за допомогою магнітного поля. Розчин перемішується обертанням стрижня, вміщеного в посудину. Стрижень герметично запаяний у скляну чи поліетиленову оболонку для запобігання від корозії та хімічної реакції з розчинами. Інтенсивність перемішування залежить від швидкості обертання магніту та довжини стрижня. Подивіться, як працює наше нове обладнання:

Мідний купорос: фальсифікація?

Фальсифікований мідний купорос

Найпоширенішою речовиною для вирощування кристалів є мідний купорос. Зазвичай юні дослідники купують цю речовину в господарських магазинах. Так вчинила  і Яна. Придбавши пакунок мідного купоросу, вона ретельно робила все так, як   на гуртку, але замість яскравих синіх кристалів отримала суміш дрібних білих і блакитних. При цьому білі кристалики мали характерну форму кубу, притаманну кухонній солі. В ємності, де відбувалась кристалізація, ми побачили чітке розшарування на  білі і блакитні  кристалики. Невелику кількість білих кристаликів розчинили у дистильованій воді, додали розчин аргентум нітрату. Утворився білий сирнистий осад, нерозчинний в нітратній кислоті.
NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3

Результат реакції на хлориди

А для того, щоб довести наявність в досліджуваній речовині йонів Натрію (у складі натрій хлориду), ми внесли білі кристалики в полум'я. Спостерігаємо забарвлення полум'я в жовтий колір:

Упаковка "цікавого купоросу"

Отже, наші дослідження довели, що в мідному купоросі була присутня кухонна сіль. Ми вже мали справу з "несправжнім" мідним купоросом. Але тоді, вирогідно, утворився купрум (ІІ) гідрогенкарбонат  в результаті зберігання реактиву неналежним чином. А в цьому випадку - це вже явна фальсифікація! Прикро!