注意，速度！在家享受有趣的化学体验

注意，速度！化学实验

有趣的化学实验

在化学科学中，有一个专门研究各种反应的速率和机制的领域——化学动力学。

尽管化学理论可以解释很多事情，但目前还不可能从理论上预测任何反应的速率。在实验室里对它进行实验研究，然后他们开发出改变这个速度的方法。有很多对行业来说很重要的反应，但它们太慢了，你需要能够加快它们的速度。相反，其他反应必须受到抑制，因为它们是有害的。

简而言之，化学动力学是一门实验科学。其定律的有效性可以通过一些简单的实验来验证。

首先，我们要确保同一反应的速率确实可以改变，而且变化非常显着。（然而，这可以不是基于化学，而是基于生活经验来假设；例如，食物在寒冷中比在高温下变质更慢，因为在不同的温度下，相同的生化反应以不同的速度进行。）

要检查，请重复章节中的实验“化学钟“，但这次改变的不是物质的浓度（这对你来说已经很熟悉了），而是温度。如果将两种初始溶液 - 硫酸钠和碘酸钾与硫酸 - 倒入冰水中，那么出现之前的时间与使用温水相比，蓝色的形成所需的时间明显更长。请注意，在非常热的水中根本不会出现颜色，因为碘与淀粉的有色组合不稳定。

所以，你凭经验发现：浓度和温度越高，反应越快。但有些反应乍一看似乎是例外。这是一个例子。

将醋酸倒入试管中，高度为1-2厘米，并在其中滴入几片锌。首先必须将锌浸入盐酸溶液中二十秒并用水冲洗来清洁。

乙酸很弱，锌在其中溶解非常缓慢 - 几乎不释放氢气气泡。如何加快反应速度？加热溶液。正确的。否则不可以吗？让我们这样做：我们将逐渐将干净的水加入到试管中，每次都充分混合。密切注意气泡。令人惊奇的是：酸已经被稀释了一半、三倍，反应不但没有减慢，反而越来越快！

如果你把这个经验放在圈子里，那就用一小块镁屑代替锌，不要用任何东西处理它。镁与稀乙酸的反应比锌更剧烈。

如果你仔细研究的话，这种规则的“例外”就会变得很清楚。我们在乙酸方面的经验解释如下。锌或镁与酸反应的速率取决于溶液中氢离子的浓度。当任何酸溶解在水中时就会形成这些离子。但当水稀缺时，溶液中的弱乙酸几乎全部以未解离的分子形式存在。当用水稀释时，越来越多的乙酸分子分解成离子，反应进行得更快。但如果加太多的水，那么反应会再次减慢，原因不同：由于强烈稀释，氢离子的浓度会再次降低。 15% 的乙酸与锌反应最快。

当然，我们分析这个实验绝不是为了简单地展示化学转变是多么不寻常。我们想提请您注意这一点：要控制反应速度，您必须知道反应是如何进行的。

任何反应都始于物质分子相互碰撞。让我们看看反应是如何开始的。

注意，速度！

取一根几十厘米长的不太宽的玻璃管，拿起两个软木塞，从面向管子的内侧，将一根小玻璃棒插入两个软木塞中，并在它们周围缠上一块脱脂棉。将一块用几滴浓盐酸润湿，另一块用浓氨溶液润湿。同时，将带有脱脂棉的塞子从两端插入管内。几分钟后（取决于管子的长度），在靠近装有盐酸的脱脂棉的地方，会出现氯化铵 NH 的白色环₄氯。

通常，在化学反应过程中，会搅拌混合物以使过程进行得更快。我们故意没有这样做，甚至没有试图帮助分子相遇——它们自行移动。分子在一种或另一种介质中的这种独立运动称为扩散。从棉绒中蒸发后，这两种物质的分子每秒与空气分子以及彼此之间经历数十亿次碰撞。尽管分子的速度非常高，但以每秒数百米计算，在 0°C 和常压下，自由程，即分子从一次碰撞到另一次碰撞所行进的距离，为这些物质仅约0,0001毫米。这就是为什么氨和氯化氢（来自盐酸）在管中移动如此缓慢的原因。同样缓慢地，一种有气味的物质在空气静止的房间里扩散。

但为什么管子中间没有出现白色的环呢？由于氨分子较小，它们在空气中的移动速度更快。如果将空气从管中抽出，那么氨和氯化氢分子将在不到一秒的时间内相遇 - 分子的平均自由程将显着增加。

我们建议您自己做一些研究，了解重力和温度如何影响扩散。为此，将管子垂直和倾斜放置，并加热其各个部分（包括氯化铵沉淀的地方）。尝试得出自己的结论。

让我们从气体转向液体。在它们中，扩散进行得更慢。让我们通过实验来验证一下。

在光滑干净的玻璃板上，滴下几滴三种液体，彼此相邻：中间是水，两侧是苏打和盐酸溶液。实验开始前不应接触液体。然后，非常小心地用棍子将溶液混合，避免搅拌。二氧化碳应该被释放，但这不会立即发生。当气体开始释放时，其气泡将沿着分隔酸和苏打扩散区域的边界定位。

您可以使用任何两种水溶性物质来代替苏打和酸，混合后会变色或沉淀。然而，在此类实验中很难避免液体流动导致图像扭曲，因此最好在稠化溶液中进行实验。你可以用明胶使它们变稠。

将其浸入热水中（不要煮沸！），制备 4% 的明胶溶液。将热溶液倒入试管中，待其冷却后，用镊子快速地将高锰酸钾、硫酸铜或其他颜色鲜艳的水溶性物质晶体插入试管中央。立即小心而快速地取出镊子。几个小时内，就可以观察到非常漂亮的扩散图案。溶质以相同的速度向各个方向传播，形成有色球体。

使用浓稠溶液，您可以进行另一次实验。将热明胶溶液倒入两个试管中，其中一个加入少量碱溶液，另一个加入酚酞。当试管中的内容物变硬时，用镊子快速将一片酚酞片插入第一个试管的中心，并将一块苏打灰插入第二个试管的中心。在这两种情况下，都会出现深红色。但请注意：在第二个试管中，颜色扩散得更快。碱解离过程中形成的氢氧根离子比复杂的有机酚酞分子小得多且轻得多，因此它们在溶液中移动得更快。

现在让我们继续讨论固体。在它们之间（或固体与液体或气体之间）的反应中，分子只能在表面上碰撞。界面越大，反应越快。让我们确认一下这一点。铁在空气中不燃烧。然而，这只适用于铁质物体。例如，指甲与空气接触的表面很小，氧化反应太慢。铁屑与氧气的反应速度要快得多：在寒冷中，它们会更早变成铁锈，而在火焰中，它们会着火。即使最小的颗粒也可以在不加热的情况下燃烧。这种铁称为自燃铁。即使用最小的锉刀也无法刨削，因此它是通过化学方法获得的，例如通过分解草酸盐 - 草酸铁。

将某些亚铁盐（例如硫酸亚铁）和草酸或其可溶性盐的水溶液混合。过滤草酸铁的黄色沉淀，将其填充到试管中，不超过体积的五分之一。在燃烧器的火焰中加热物质，同时水平或稍微倾斜地握住试管，孔朝下并远离您。用滤纸或脱脂棉除去掉出的水滴。当草酸盐分解并变成黑色粉末时，关闭小瓶并冷藏。

逐渐地、非常小心地将试管中的内容物倒在金属或石棉板上：粉末会发出明亮的火花。这种体验在黑暗的房间里尤其有效。

重要警告：不得储存自燃铁，否则可能引起火灾！实验结束时，请务必在空气中点燃粉末或用酸处理，以便不留下未燃烧的颗粒 - 它们可以自燃。

接下来，我们研究固体表面的大小如何影响其与液体的反应速率。取两根相同的粉笔，将其中一根磨成粉末。将两个样品放入管中并填充等体积的盐酸。正如人们所预料的那样，细碎的粉笔溶解得更快。将另一支粉笔放入装有硫酸的试管中。起初开始的强烈反应减弱，然后完全停止。从何而来？毕竟硫酸并不比盐酸弱……

当白垩与盐酸反应时，生成氯化钙CaCl。₂ 它很容易溶于水，并且不会干扰新的酸部分流到粉笔表面。与硫酸反应，得到硫酸钙CaSO。₄，并且它很难溶于水，残留在粉笔的表面并将其封闭。为了使反应进一步进行，需要时常清理粉笔表面或提前将其变成粉末。了解此类过程细节对于化学工程非常重要。

还有一种体验。将两种产生有色反应产物的固体物质在研钵中混合：硝酸铅和碘化钾、硫酸亚铁和红血盐等，然后用研杵摩擦混合物。逐渐地，随着混合物的摩擦，混合物将开始变色，因为物质的相互作用表面增加。如果你在混合物上倒一点水，那么就会立即出现强烈的颜色 - 毕竟，分子在溶液中移动更容易。

在动力学实验结束后，我们将进行定量实验；您需要的唯一工具是秒表或带秒针的手表。

准备 0,5 升 3% 的硫酸溶液（将酸倒入水中！）和等量的 12% 硫代硫酸钠溶液。在溶解硫代硫酸盐之前，向水中添加几滴氨水。

在两个容量为100毫升的圆柱瓶（玻璃瓶、叠瓶）上，标记50级； 25； 12,5 和 37,5 毫升，依次将高度分成两半。在瓶子上做好标记，然后将准备好的溶液倒入其中，直至达到上限（50 毫升）。

将容量为200或250毫升的普通薄玻璃放在深色纸上，倒入硫代硫酸盐溶液，然后酸。立即记下时间并搅拌混合物一到两秒钟。为了不打碎玻璃，最好使用木棍。一旦溶液开始变浑浊，记录自反应开始以来经过的时间。一起进行实验很方便：一个监控时钟，另一个排出溶液并发出混浊信号。

清洗玻璃并重复实验37,5次；将硫代硫酸盐溶液倒入玻璃杯中，直至第三个（25）、第二个（12,5）和第一个（100ml）刻度，每次加水至上刻度。所有实验中酸的量保持恒定，反应混合物的总体积始终为XNUMXml。

现在画一个图：反应速率如何取决于硫代硫酸盐的浓度。用任意单位表示浓度很方便：1、2、3和4。将它们放在x轴上。但是如何计算反应速率呢？

这不能准确地做到，因为我们在某种程度上是主观地通过眼睛来确定浑浊的时刻。此外，浊度仅表明反应过程中释放的最小硫颗粒已达到肉眼可见的尺寸。然而，由于缺乏更好的方法，我们将浑浊的开始作为反应的结束（顺便说一句，这与事实相差不远）。让我们再做一个假设：反应速率与其持续时间成反比。如果反应持续 10 秒，那么我们将假设速率为 0,1。在 y 轴上绘制速度。

四个实验给出了四个点，第五个 - 起源。所有五个点将大致位于一条直线上。她的方程写成这样：

v == k [钠₂S₂O₃]

哪里 v- 是反应速率，方括号是化学动力学中接受的浓度名称，并且 k - 速率常数，从图中很容易找到。

但反应速率还必须取决于硫酸的浓度。通过保持硫代硫酸盐的量不变并稀释硫酸，检查反应速率如何变化。奇怪的是，它没有改变！

此类案例并不少见。在我们的实验中，发生了一个复杂的反应，其产物硫在硫代硫酸盐和酸分子直接碰撞时不会立即释放。一般来说，立即获得产物的反应并不多。

在复杂的顺序反应中有些阶段比其他阶段慢。在我们的例子中，是后者，其中形成了硫。事实上，我们测量的是她的速度。

作者：奥尔金 O.M.

我们推荐有趣的物理学实验：

▪ 电影的远亲

▪ 棒秤

▪ 声音反射

我们推荐有趣的化学实验：

▪ 骨头 - 在业务中

▪ 高锰酸钾净化水

▪ 植物将水从根部泵入叶子

查看其他文章 部分在家中的娱乐体验.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

武士看着人群 16.06.2010

大城市的街道、超市、地铁站、火车站和机场都挂满了监控摄像头。问题是警惕的操作员必须经常查看他们的显示器。

伦敦大学创建了一个自学计算机程序“Samurai”，它可以独立检测人群中行为可疑的人。如果“武士”发现某人的行为很奇怪，他就会发出警报。

比如，一个女人突然出现在机场，手里拿着一根长棍，四处乱窜。响应警报信号，操作员查看屏幕，确定是带拖把的清洁工，并取消警报。今后，该计划不会反对清洁工的出现。

在超市里，“武士”将能够学会区分优柔寡断的长期买家从小偷那里选择产品，仔细观察可以在不被注意的情况下被盗的地方。

其他有趣的新闻：

▪ 路由器 Netgear R6250、802.11ac (5G Wi-Fi)

▪ 分子引擎

▪ 微星 B650M 零计划主板

▪ 自制潜艇

▪ 超小型跨界车现代 Exter

科技、新电子资讯

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 网站部分麦克风、无线电麦克风。文章精选

▪ 第一条劳动保护标准说明。工作类型。目录

▪ 文章为什么不建议躲避狗？详细解答

▪ 文章玻璃切割指南针。家庭作坊

▪ 文章太阳能聚光器。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章手帕空空的样子。焦点秘密

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论