Kémiai Kísérletbemutató

Előadók: Nagy Péter

ELTE TTK Kémia MSC

Bacsó AndrásELTE TTK Kémia BSC

Kémia Versenyek

• Hevesy György Kémia Verseny (7-8. oszt.)• Curie Kémia Verseny (7-12. oszt)• Irinyi József Kémia Verseny (9-10. oszt.)• Kémia OKTV (11-12. oszt.)• VegyÉSZtorna (levelező, 9-12. oszt.)• KöKéL (levelező, 7-12. oszt.)

(K, H és OH feladatok, egyéb versenyek pl.: fordítás …)

Nemzetközi Kémiai Diákolimpia

• „A kémiaversenyek csúcsa”• 2010: Tokió, Japán• 2011: Ankara, Törökország• 2012: Washington DC, USA• Hogyan lehet bekerülni?

OKTV helyezés (1-15.), KöKéL helyezés alapján a válogató 1. hetére

onnan kb. 12 ember a 2. hétre4 fős a csapat

Egy kis fizikai kémia

Feladat: Hogyan vegyük ki száraz kézzel a pénzérmét?

(A vizet nem szabad elforralni vagy kiönteni.)

Használható segédeszközök:

Erlenmayer lombikborszeszégő

Saturnus fája

Ólom-acetát oldatba cinklemezt mártunk.

Egy kis idő múlva ólomfa képződik.

Magyarázat: Pb2+ + Zn = Pb + Zn2+

Képen: Diana fájaugyanez csak ezüsttel

Exoterm és Endoterm

• Exotermre még sok példa lesz

• Endoterm: bárium-hidroxid és ammónium-nitrát reakciójaBa(OH)2 + 2 NH4NO3 =

Ba(NO3)2 + 2 NH3 + 2 H2O

Olyan endoterm a reakció, hogy a lombik odafagy a falapra.

Exoterm és Endoterm

Kérdés: Mi történik? Melyik folyamat exoterm és melyik endoterm?

Válasz: A pasztilla oldódik vízben és a jód egy része szublimál. A NaOH pasztilla oldódása vízben exoterm. A jód szublimációja pedig endoterm.

Égés(exoterm kísérletek)

• Égés tiszta oxigénben:2 KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

• Lehetséges-e az égés víz alatt?(Mi kell az égéshez)

• Lehetséges-e az égés széndioxidban?2 Mg + CO2 = 2 MgO + C

• Bengáli tűz (sárga: Na, zöld: Ba, ibolya: K, vörös: Sr, villanás: Al)

Gyufa

• Mártógyufa: A tömény kénsav vizet von el a keményítőből, illetve oxidáló hatású klór-dioxidot hoz létre, ezért gyullad be a gyufa.

• Dörzsgyufa: 3 S + 2 KClO3 = 3 SO2 + 2 KCl

Színes

• Rézkolmplexekaz ammónia oldja a réz hidroxid csapadékot: Cu(OH)2 + 4 NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2 OH- cc. HCl: Cu2+ + 4 Cl- = [CuCl4]2-

• Nikkelkomplexek:Ni2+ + 6 NH3 = [Ni(NH3)6]2+

[Ni(NH3)6]2+ + 3 en = [Ni(en)3]2+ + 6 NH3

[Ni(en)3]2+ + 2 dmg = [Ni(dmg)2]2+ + 3 en

• (en: etilén-diamin; dmg: dimetil-glioxim)

Színes

• Co2+ + 2 OH- =

Co(OH)2

• 2 Co(OH)2 + H2O2 =

2 Co(OH)3

• Képen: B12 vitamin

Színes• Réz-hidroxid csapadék

oldása:A sok hidroxilcsoportot tartalmazó anyagok, mint például a szőlőcukor és a glicerin komplexbe viszik a Cu2+ iont

• Réz-oxid oldása:A cink-klorid savasan hidrolizál, így oldja a réz-oxidotZnCl2 + 2 H2O =

[ZnCl2(OH)2]2- + 2 H+Képen: réz biuretkomplexe

Ezüstkomplexek

2 Ag+ + CO32– Ag2CO3

Ag2CO3 + 2 OH– Ag2O + H2O + CO32–

Ag2O + H2O + 2 Cl – 2 AgCl + 2 OH–

AgCl + 2 NH3(aq) [Ag(NH3)2]+ + Cl–

[Ag(NH3)2]+ + Br– AgBr + 2 NH3

AgBr + 2 S2O32– [Ag(S2O3) 2]3– + Br–

[Ag(S2O3) 2]3– + I– AgI + 2 S2O32–

2 AgI + S2– Ag2S + 2 I–

Oldódás

• Alapelv: Hasonló a hasonlóban oldódik jobban.

• A kálium dikromát a vízben oldódik, mivel ionos, a jód a benzinben és a triklórmetánban is oldódik, mivel apoláris.

• Összerázás után a benzines és a triklórmetános fázis elegyedik.

Reakciósebesség

• Landolt-reakió I.: 3 HSO3 + HIO3 = 3 HSO4 + HIHIO3 + 5 HI = 3 H2O + 3 I2

I2 + H2O + HSO3 = HSO4 + 2 HI

• Landolt II.: Hg2+ iont is juttatunk a rendszerhez, ezért HgI2 csapadékot (narancsvörös) észlelünk.

• Landolt III.: malonsavat adunk a rendszerhez ami lassan reagál a jóddal emiatt színtelenedik el.

A víz mint katalizátor

• 2 Al + 3 I2 = 2 AlI3 A reakció exoterm ezért a jód egy része szublimál

• A reakciót a jég is katalizálja, azaz lehet jéggel tüzet gyújtani

Zn + NH4NO3 = N2 + ZnO + 2 H2O

Kísérletek hidrogén peroxiddal

• A mangán dioxid katalizálja a hidrogén peroxid bomlását.

• KI oxidálása2 KI + H2O2 = 2 KOH + I2

• Ólom-szulfid oxidálásaPbS + 4 H2O2 = PbSO4 + 4 H2O

• Higany-oxid redukciója:2 HgO + H2O2 = Hg2O + H2O + O2

Hg2O + H2O2 = 2 Hg + H2O + O2

Oxigénátvivő katalizátorok

• Metilénkék:Redukált alakja színtelen, oxidált alakja kék színű. Ha a rázással oxigén oldódik a vízbe, a metilénkék oxidálódik, de a cukor és a lúgos közeg mellett idővel visszaredukálódik

• Indigókármin: Hasonló mechanizmus, csak itt van egy vörös átmeneti szín a kezdeti zöld és a végső sárga között

Érdekességek

• Fekete kígyók:Az alkohol égni kezd, a felszabaduló hő hatására, a cukor elszenesedik a szódabikarbóna pedig bomlik, és a keletkező szén-dioxid felfújja.2 NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O

• A kis tűzhányó:(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4 H2O

Alkoholszonda

• Alkoholszonda:2 Cr2O7

2- + 3 CH3CH2OH + 16 H+ =

4 Cr3+ + 3 CH3COOH + 11 H2O

Fény

• Szikraeső:A kálium-permanganátból oxigén fejlődik, ezért a vas és a szén ég, a szén-dioxid részecskéi pedig izzó vasrészecskéket visznek magukkal

• A kén cinkkel és vassal is hevesen reagál, ZnS és FeS képződik

Kemilumineszcencia

• Olyan kémiai reakciók melyek fénykibocsátással járnak.

• Pirogallol: vörös

• Luminol + réz-szulfát + hidrogén-peroxid: kék

• Luminol + vörösvérlúgsó: zöldes

Köszönjük a figyelmet!