bilim.techО проекте

Химическая лаборатория

Что будет, если опустить гвоздь в медный купорос, а мел в кислоту? Бери реактивы с полки, смешивай, грей, пропускай ток и проверяй газ лучинкой. Уравнение и объяснение появятся сразу.

01 Что это такое

Лаборатория без риска: смешивай вещества и смотри, что получится.

На полке 35 реактивов: кислоты, щелочи, соли, металлы, индикаторы. Нажми на реактив, и порция нальется в стакан. На компьютере его можно просто перетащить. Стакан можно нагреть, пропустить через раствор ток, поднести к нему тлеющую лучинку.

Под стаканом сразу появляется уравнение, объяснение, почему реакция идет, и ссылка на тему, где это разобрано подробно. Каждая новая реакция попадает в журнал, а задания подскажут, что попробовать. Если вещества не реагируют, лаборатория так и скажет и объяснит почему.

ОсадокCu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ГазCO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂OЦветиндикатор, ионы меди, иодТеплоCaO + H₂O → Ca(OH)₂по этим признакам химик узнает, что реакция идет
Реакция видна, когда выпадает осадок, выделяется газ, меняется цвет или выделяется и поглощается тепло.
↓
Осадок. Нерастворимое вещество, которое выпадает из раствора и оседает на дно.
↑
Газ. Выделяется пузырьками. Какой это газ, покажет тлеющая лучинка.
pH
Кислотность. Ниже 7 кислая среда, выше 7 щелочная. Ее показывает индикатор.
02 Опыт
Наливай, грей, пропускай ток. Записывай, что увидел. ЛАБОРАТОРИЯ
ХИМИЧЕСКИЙ СТОЛ

Стакан, горелка и полка реактивов

Лаб.
Кислотность, pH
Температура
Заданий выполнено

Журнал опытов: 0 реакций

    ⓘ Одно нажатие наливает одну порцию. Количества условные, но соотношения честные: чтобы осадить всю медь из порции купороса, нужно две порции щелочи, как в уравнении. Журнал и выполненные задания сохраняются в этом браузере.

    03 Почему реакция идет

    Три вопроса, которые стоит задать перед опытом

    Почти все, что происходит в стакане, объясняется тремя простыми правилами. Если ни одно не выполняется, реакции не будет, сколько ни смешивай.

    Реакция обмена: что уйдет из раствора?

    ↓ или ↑ или H₂O

    Ионы в растворе меняются партнерами, только если получается осадок, газ или вода. Иначе они просто плавают вместе, и смесь солей остается смесью.

    ↓
    Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl: ионы связались в нерастворимое вещество
    ↑
    CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂ + H₂O: газ улетает
    H₂O
    H⁺ + OH⁻ → H₂O: нейтрализация

    Замещение: кто активнее?

    Mg Al Zn Fe (H) Cu Ag

    Металл вытесняет из раствора тот металл, что стоит в ряду напряжений правее. Металлы левее водорода вытесняют водород из кислот, медь и серебро нет.

    Fe + Cu²⁺
    железо левее меди: на гвозде оседает медь
    Cu + H⁺
    медь правее водорода: реакции нет

    Сколько взять: соотношение порций

    CuSO₄ + 2NaOH

    Коэффициенты говорят, в каком соотношении реагируют вещества. Если щелочи меньше, часть меди останется в растворе. Если больше, лишняя щелочь останется и окрасит фенолфталеин.

    1 : 2
    на порцию купороса две порции щелочи
    избыток
    то, что осталось после реакции

    Химия золота: от руды до слитка

    Золота в руде очень мало, обычно несколько граммов на тонну. Его не выплавляют, а растворяют. Измельченную руду смешивают с водой и слабым раствором цианида натрия, продувают воздухом, и кислород помогает цианиду перевести золото в раствор:

    4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

    Затем золото забирают из раствора. Один способ: сорбция на активированный уголь, с которого золото потом смывают и выделяют электролизом. Другой: осаждение цинковой пылью, это процесс Меррилла-Крау. Цинк левее золота в ряду напряжений и вытесняет его так же, как гвоздь вытесняет медь в нашем стакане:

    2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au

    Почему этого опыта нет на полке. Цианид смертельно ядовит. На фабрике раствор держат щелочным, pH выше 10, иначе выделяется ядовитый газ HCN. Работа с цианидом идет только на оборудованной фабрике, по строгим правилам, с контролем воздуха и обезвреживанием стоков.

    Руданесколько г золота на тоннуИзмельчениев мельнице до песка и пылиВыщелачиваниеNaCN + O₂, pH выше 10Извлечение из растворауголь или цинковая пыльПлавкаслиток сплава Доре
    Путь золота на фабрике. Реактивы здесь не для учебного стола.
    04 Правила безопасности

    Что в настоящей лаборатории делают иначе, чем на экране

    Как устроена лаборатория+

    Содержимое стакана хранится как набор ионов, молекул и твердых веществ. Каждая порция реактива добавляет свои частицы, а правила реакций проверяются по очереди и срабатывают в той мере, в какой хватает частиц. Поэтому важен порядок и соотношение порций. В базе около ста реакций, все уравнения проверены, но это не вся химия: если пара веществ в базе не описана, лаборатория говорит об этом прямо. pH показан приближенно, по тому, какие частицы остались в растворе. Скорости реакций и количества тепла условные, они передают характер опыта, а не точные числа.

    Еще в направлении «Химия»

    Все темы направления «Химия» →