Экспериментальное решение задачи "Стандарт цвета"

Государственное учреждение образования

«Средняя школа № 2 г. Петрикова»

III этап областного турнира юных химиков

Задача 1. Стандарт цвета

Приготовление растворов стандарта цвета

Выполнили:

Липская Юлия Игоревна,

учащаяся 10 класса,

Пономаренко Виктория Сергеевна,

учащаяся 10 класса,

Жуковец Анастасия Дмитриевна,

учащаяся 10 класса,

Легина Ангелина Олеговна,

учащаяся 9 «Б» класса

Руководители:

Нестерчук Наталья Николаевна

Фролова Анна Николаевна

Адрес школы:

247912, ул. Липунова, 24,

г. Петриков, Гомельская обл.

2015 год

Тезисы исследования

1. Исследования проводились с целью получения растворов стандартов синего, жёлтого, зелёного, красного цветов.

2. Соблюдали меры безопасности при проведении химического эксперимента.

3. В качестве стандарта красного цвета получили раствор роданида железа (III), полученного из соединений хлорида железа (III).

4. В качестве стандарта синего цвета получили растворы комплексных соединений меди (II).

5. Раствор жёлтого цвета получали двумя способами из соединений хрома и кобальта (II).

6. Раствор зелёного цвета получали двумя способами из соединений дихромата калия и никеля (II).

В итоге проведённого исследования мы пришли к выводам:

1. В результате экспериментов выяснили, что из визуально наблюдаемых признаков химической реакции являются образование осадка с определёнными свойствами: цвет, растворимость, получение при действии реактива окрашенного растворимого соединения.

2. В качестве растворов стандарта цвета можно использовать комплексные соединения.

3. Окраска растворов зависит от наличия катионов и анионов.

4. Комплексные соединения меди (II) ([(Cu(NH₃)₄]SO₄) – синего цвета, раствор роданида железа (III) (Fe(CNS)₃) – красного цвета, хромат бария (BaCrO₄) и комплексное соединение нитрита кобальта (K₃[Co(NO₂)₆] – кристаллический осадок жёлтого цвета, комплексное соединение никеля (K₂[Ni(CNS)₄] – зелёного цвета, фосфат никеля (II) (Ni₃(PO₄)₂ – осадок зелёного цвета.

Полученные окрашенные растворы можно применять в качестве растворов свидетелей.

Данные наших исследований можно использовать на уроках химии при изучении признаков химических реакций, на факультативных занятиях во время изучения комплексных соединений меди, хрома, никеля кобальта о влиянии на организм человека на уроках биологии.

Содержание

Введение ………………………………………………………… 5 Глава 1. Получение растворов стандарта цвета ………………..7

1. Комплексные соединения меди (II) –

стандарт синего цвета ……………………………………..7

1. Образование растворимого продукта красного цвета……7

2. Получение раствора жёлтого цвета ……………………….7

3. Получение растворов зелёного цвета………………………9

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Аналитический сигнал (признак, эффект) – это визуально наблюдаемое или инструментально фиксируемое свойство вещества, вступающего в химическую реакцию. К аналитическим признакам визуального наблюдения относятся:

1. Образование или растворение осадка с определёнными аналитическими свойствами (цвет, форма кристаллов, растворимость в определённых растворителях).

2. Образование растворимого окрашенного продукта.

Цветная гамма разнообразна, существует множество оттенков и неподготовленному человеку не всегда ясны различия между ними. Поэтому необходимо разработать растворы, которые были бы чётким примером цвета, например, синего, красного, зелёного или жёлтого.

Проблемой исследования является получение растворов стандарта цвета.

Рабочая гипотеза: в качестве стандарта синего цвета использовать раствор комплексного соединения меди (II), красного цвета - раствор соединения железа (III), жёлтого цвета - раствор соединения бария или раствор комплексного соединения кобальта (II), зелёного цвета - раствор комплексного соединения никеля (II) или раствор соединения хрома (III).

Цель: получить растворы синего, жёлтого, красного и зелёного цветов, которые можно использовать в качестве растворов-свидетелей.

Задачи:

1. Изучить и проанализировать литературу по данной проблеме исследования.

2. Получить цветные растворы соединений железа (III), никеля (II), кобальта (II), хрома (III), меди (II), являющиеся растворами-свидетелями жёлтого, красного, синего и зелёного цвета.

Методы исследования:

а) теоретические (обобщение полученных данных: проектирование гипотезы исследования, сравнение, объяснение собранных факторов);

б) эмпирические (наблюдения, химический анализ, эксперимент, изучение литературных данных, методы обработки данных: статистическо-математические, табличные).

Глава 1. Получение растворов стандарта цвета

1.1. Комплексные соединения меди (II) – стандарт синего цвета.

К раствору сульфата меди (II) приливаем раствор аммиака; при этом выпадает голубой осадок основной соли меди (II), который легко растворяется в избытке аммиака, окрашивая жидкость в интенсивный синий цвет.

2CuSO₄ + 2 NH₄OH Cu₂(OH)₂SO₄ + 2NH₄⁺+SO₄^2-

Cu₂(OH)₂SO₄ + 8NH₃ 2[Cu(NH)₄]²⁺+SO₄^2-+2OH^-

Таким образом, при взаимодействии сульфата меди (II) с аммиаком происходит реакция:

CuSO₄ + 4NH₃ [Cu(NH₃)₄]SO₄

Cu²⁺ + 4NH₃ [Cu(NH₃)₄]²⁺

Подобно сульфату меди (II) реагируют с аммиаком и другие соли двухвалентной меди. Во всех случаях получаются тёмно-синие растворы, содержащие комплексные ионы [Cu(NH₃)₄]²⁺. Гидроксид меди (II) тоже растворяется в аммиаке с образованием тёмно-синего цвета.

Cu(OH)₂ + 4NH₃ [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^-

1.2. Образование растворимого продукта красного цвета

К раствору хлорида железа (III) добавляем несколько капель раствора роданида калия, при этом образуется кроваво-красный раствор роданида железа (III):

FeCl₃ + 3KCNS Fe (CNS)₃ + 3KCl

Fe³⁺ +3CNS^- Fe(CNS)₃

1.3. Получение раствора жёлтого цвета

Наливаем в пробирку раствор соли хлорида бария и прибавляем раствор хромата калия или дихромата калия. Нагреваем пробирку на водяной бане, при этом выпадает жёлтый кристаллический осадок хромата бария.

BaCl₂ + K₂CrO₄ BaCrO₄↓ + 2KCl

Ba²⁺ + CrO₄^2- BaCrO₄↓

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂O 2 BaCrO₄↓ + 2HCl + 2KCl

2 Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- + H₂O 2 BaCrO₄ ↓ + 2H⁺

В присутствии ацетата натрия происходит количественное осаждение BaCrO₄.

К 2-3 каплям раствора соли кобальта (II) приливаем 2-3 капли уксусной кислоты и 5 капель нитрита калия. Потрём стеклянной палочкой о стенку пробирки, образуется жёлтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия:

Co(NO₃)₂ + 7KNO₂ + 2CH₃COOH K₃[Co(NO₂)₆] + 2KNO₃ +

2CH₃ COOK + NO↑ + H₂O

Co²⁺ + 6NO₂^- [Co(NO₂)₆]^3-

Наливаем в пробирку раствор хромата калия жёлтого цвета, затем добавляем концентрированную серную кислоту, образуется раствор оранжевого цвета K₂Cr₂O₇. К этому раствору добавляем щелочь и раствор становится жёлтым:

2K₂CrO₄ + H₂SO₄ = K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

хромат дихромат

калия калия

(жёлтая (оранжевая

окраска) окраска)

K₂Cr₂O₇ + 2 KOH = 2K₂CrO₄ + H₂O

жёлтая

окраска

1. Получение раствора зелёного цвета.

Наливаем в пробирку раствор дихромата калия, на него действуем концентрированной соляной кислотой и получается зелёный раствор, содержащий хлорид хрома (III).

K₂Cr₂O₇ + 14HCl = 2CrCl₃ + 3Cl₂↑ + 2KCl + 7H₂O

К раствору хлорида никеля (II) приливаем раствор роданида калия, при этом образуется роданид никеля (II) Ni(CNS)₂. Продолжаем добавлять раствор роданида калия и образуется комплексное соединение никеля зелёного цвета. Для проведения реакции используется несколько капель раствора:

NiCl₂ + 2KCNS Ni(CNS)₂ + 2KCl

Ni(CNS)₂ + 2KCNS K₂[Ni(CNS)₄]

Если к соли никеля (II) добавить гидрофосфат натрия, то выпадает зелёный осадок Ni₃(PO₄)₂.

3NiCl₂ + 2Na₂HPO₄ Ni₃(PO₄)₂↓ + 4NaCl + 2HCl

3Ni²⁺ + PO₄^2- = Ni₃(PO₄)₂↓

Заключение

1. В результате экспериментов выяснили, что из визуально наблюдаемых признаков химической реакции является образование осадка с определёнными свойствами: цвет, растворимость, получение при действии реактива окрашенного растворимого соединения.

1. В качестве растворов стандарта цвета можно использовать комплексные соединения.

2. Окраска растворов зависит от наличия катионов и анионов.

3. Комплексные соединения меди (II) ([(Cu(NH₃)₄]SO₄) – синего цвета, раствор радонида железа (III) (Fe(CNS)₃) – красного цвета, хромат бария (BaCrO₄) – комплексное соединение нитрита кобальта (K₃[Co(NO₂)₆] – кристаллический осадок жёлтого цвета, комплексное соединение никеля (K₂[Ni(CNS)]₄] – зелёного цвета, фосфат никеля (II) (Ni₃(PO₄)₂ – осадок зелёного цвета.

Полученные окрашенные растворы можно применять в качестве растворов свидетелей.

Список литературы

1. Глинка Н.Л. Общая химия/Н.Л. Глинка – Ленинград. Химия 1986 – 690 с.

2. Кузменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начало химии/Н.Е. Кузменко – М. Экзамен. 2002. – 384 с.

3. Цитович Н.Л. Курс аналитической химии/И.К. Цитович. Высшая школа. 1977. – 464 с.