Szervetlen kémiai praktikum

2a. A sZEtEN ES A TELIR

20.l. A szeln viselkedse hevtskor

A szeln s veg,vletei mrgezek, ezrt a ksrletet jI szellz fu|kben vgezzk!Hevtsnk kmcsben morzsnyi szrkesze|nt. Elszr vrs fst fejldik, eza szelninstabilis vrs mdosulata, amely a kmcs hidegebb rszeire lecsapdik s hamaro-san fekete verdk kpz

20 .3.Hmrskletv| toztshatsaa szeln elektromos vezetsre

Nhny cm hossz szrkes zetn darabot fggessznk fel vzszintesen gy, hogykt szigete't rzhuza1hoz.,u,ruto,,il;;#.,Tilcsipeszt tup"*ru.,k a kt vgres a kt rzhuza| segtsgv.r tet. i:;;*:;.'** kilzlgatjuk a szelnd arabot azasztal |apjafltt 30 _ 40 cm-re. A kt szige ,"t,,i,n,za7t a Bunsen-Itvnyhoz szigete'szalaggalis felerosthetjk a megfelero -gu,,Jgbu n, A rzhuzalok szabad vgeit csat-lakoztassuk 4'5 V-os zseblmpil.- poruluiio7 , a" u,a,amtc;,le sorosan kapcsolvaiktassunk be egy rzkeny u*p...ert is. gv.ljti.'t aa,lrogy az ampermr mrs-hatra a bekts sorn a maximIis rtkre ,Z,", u,,,tva s ara,hogy az ampermrtaz ramforrshoz igazodvahelyes polaritssai tc;sstik be. A vzszintesen lgatott sze.]ndarabk a al helyezzunt uu,h,o y.|bat'u,ru t.gytink vaslem ezt. Azegyik Bunsen.Ltvnyrafogjunk vzszintesen egy hmcr,t,"-.i,".t higanyzskja a szelndar abhozkoze7, azza|egy magassgban l.gy.n. Cskkentstii a' amperm rn amrshatrt ad.dig, mg a mutat .i.*-ol n"-;3., . HelyezzHk a vasla p a Bunsen-gt s gyjtsukI.neg. Figyeljk a hmrt s a)ramerssget (ha szksges, nveljk meg a mrs-hatrt). Amikor a hmr 150 "C-ot mutat, a hevtst szntessk *.g (A szeln o'va.dspontja 22O "C).

.Mi , iu.k,se! magyarzata?A szeln mrgez, 'sd 20,2. ti,e,t., utn alaposan mossunk kezet !

, 20.4.

A szelrr.dioxid szntelen.s szelnessar, keletkezik :

SeOz*HzO : H2SeO3

Tmny savas oldatnak hevtsekor elillan. Pldul tmny ssavas oldatbl SeoClzalakjban tvozik. Rendkvl mrgez vegylet. Gzeit bellegezl,e vagy brrel kzvet.]enl rintkezve .,.f.,:',,,os mrgezst okiz, ezrt na,yon vatosan dolgozzunk vele!(JI sziv vegyiflkben, gunike"sztyben !) oldatt is csak flkben s vigyzva hevt-sk. A szelnessav reduklszerekke1, pl. So,.out e]emi szelnnj reduklhat, ersoxidlszerek pl. KMnoa szelnsavv oxidljk:

2 K M n on + 5 H, sff f; i'-i,l'l T',?;#i;,:d ?.r, " u o 4 + 3 H 2 oA szeln-dioxid tulajdonsgainak megismershez vgezzuk e7 azalbbi kmcs-reakcikat (flkben, a kmc,u., fcgval fogjuk!).

Ksr|etek sze|n-dioxiddal

kristlyos anyag. Hevtr,e szubliml , vzbenjt olddik

35V

a) Morzsrryi Seo3.ot oldjuk fel vzben' sayanytsuk meg aZ oldatot kevs reagensknsavval, majd adjunk hozz cseppenknt reagens klium.permangant.oldatot'

) Morzsnyi Seo2.ot oldjunk fel2 _ 3 cmS vzben, majd ntsnk hozz 1 - 2 cm3 t.rnny ssavat. Az oldatba vezessnk nhny percig kn-dioxidot. A keletkezett pinosszn elemi szelnt tcibbszr mossuk vzze| dekantlva, vgl osszuk 3 fel a csapad.kos folyadkot.l. Az egyik rszletet hevtsk forrsig, rna.fd tegyk felre: fekete csapadk' a szelnmsik mdosulata keletkezik.2. A msodik rszletrl ntsk |e a vzet s a csapadkot oldjuk fel ammniunr-szul.fid.oldatban (poliszulfid-szer poliszelenid kpzdik).3. A harmadik rszletrl is rrtsk le a vizet, az utols folyadkcseppet szrpaprralitassuk le a kmcs peremrl (a nedves papr ne rjerr az ujjunkhoz!). Ezutn ntsirlra csapadkra nhny cm3 tmny knsavat s a filke elszv nylsa eltt hevtsk fel(a kmcsvet mozgassuk a lngban) a zld szn megjelerrsig. A lehlt zld sznoldatot ntsk sok (kb. 100 cm3) vizet tartalmaz pohrba. Vzben az a|bbi, egyen.slyra vezet reakci az als nyl irnybarr rnegy v.cbe s a piros szn elenri szeln.!ra elll:

Ses * H2SO{ + 5o650.. + HzO

20.5. Ksrletek tellrossaYYal

A tellrossav f,ehr pelyhes (oldatbl kicsapr,'a) vagy' kristlyos atryag. Nagyonknnyerr _ rszben mr szobahmrskleten is - vizet veszt s tellr.dioxidd a!a-ncul:

H2TeOt : TeQ:+H2O

Vzben igen kevss olddik. Ers savak s bzisok oldatban olddik. Amfoter tu-lajdonsg. Vizes oldatban fennll egyenslyok :

H2TeOu+2 OH- - TeOS- +2 H:OH2TeOr+H* - TeOzH+ +HzOTeoz+2 oH- _ Teoi- *Hro

TeOz+H* : TeOzH*

A tellrossav oldhatsga pH : 4 krl a legkisebb. Ers oxidlszerek pl. KN{noa,tellrsavv oxid|jk, reduklszerek pl. So2 fimtellrr redukljk :

H2TeO3+2 SO2+H2O : Te *2 HzSOr

A tellrvegyletek mrgezk, de nem annyira vesz|yesek. mint a szeln vegyleten.A tellrossav nem illkony' oldatbl her,tskor ngm illan el.

3s8

A tellrossav tulajdonsgainak megismershez vgezzk el a kvetkez reakcikat:a) Morzsnyi tellrossavhoz ntsnk 2_3 cm3 desztilllt vizet s rzogassuk. nt.

snk hozz a szuszpenzi fele trfogatnak megfelel tmny ssavat s rzogassuk.A keletkezett oldatot teltsk Soz.dal, majd forraljuk fel s mg nhny percig teltskSoz.dal. A keletkezett fekete szn elemi tellrrl ntsk |e az oldatot, rzzukkiazutols cseppet is, majd a csapadkra ntsnk nhny cm3 tmny knsavat, majdenyhn melegtsk a vrs szn megjelensig. A kvetkez. egyenslyra vezet reak.ci jtszdik le:

Te+H,rSOa == TeSOs*H:O

b) Morzsnyi tellrossavat oldjunk fe|2_3 cm3 reagens ntrium-hidroxid.oldatban,majd ejtsnk bele kis darab lakmuszpaprt s cseppenknt adagolt tmny ssavvalsavanytsuk meg az oldatot. tmenetileg szlelhet a semleges kzegben rosszul ol.dd tellrossav kivlsa.

359

21'. A NITRoGNCSoPoRT ELEMEI

zl.1,. A nitrogncsoport elemeivel kapcsolatos egyszer ksrletek

21.l.1, A srga s a vrsfoszfor tulajdonsgainaksszehasonltsa

A foszforralvgzend ksrleteket fokozott e|vigyzatossggal kell vgezni. A sr-gafoszfor egyrszt gylkonysga, msrszt mrgez hatsa miatt nagyon veszlyes..Kzzel sohase fogjuk ffieg, csak csipesszel. A ksrleteket flke alatt vgezzik. A sr-gafoszfort vz a|att tartjuk, viz a|att daraboljuk.

a/ Hasonltsuk ssze a srga-s a vrsfoszfor gyulladsi hmrsklett. E clbl

a 2 ] .] . brn Lthat mdon helyezznk el kis vaslemezen srga. s vrsfoszfort skezdjk melegteni az bra szerint a v-rsfoszfor kzelben. Mit tapasztalunk?

b) Kt kmcsbe ntsnk 2_2 cm3szn.diszulfidot. (A CS2 gzei ersen mr.gezek s levegvel keveredve robban-

elegyet alkotnak. Lng ne legyen a kozet-ben !). Az egyik kmcsbe dobjunk bors-szemnyi srgaforszfort, a msik kmcsbepedig spatulahegynyi szraz vrsfosz.fort. Hasonltsuk ssze a ktfle foszform.dosulat oldhatsgt. A ksztett CSz.ossrgafoszforoldattal itassunk t szirpa-prt, csipeszszel megfogva lengessk mg

az oldszer elprolog. Mit szlelnk?c/ Kmcs a|jn helyezznk el kanl

hegyvel kivett, kevs vrsfoszfort. A

kmcsvet tltsk meg COz-dal (pl. bors-szemnyi szrazjeget dobunk bele s megvrjuk mg elprolog). Dugjuk be a krncs-vet |azn vattval' fels negyedt tekerjk krl nedves szirpaprral. Fgglegeshelyzetben fogjuk be llvnyba s Bunsen.|nggal vatosan hevtsk a kmcs aljt.Amikor a vrsfoszfor nagy rsze elszublimlt, a hevtst szntessk be, tvoltsukel a krlcsavart szirpaprt, csipesszel fogjuk meg a vattadugt, trljk nreg velea kmcs bels falt s egy ideig lobogtassuk levegn. Mit szlelnk? Milyen a knt-cs hideg rszn lecsapdott foszfor szne?

360

2].1. bra. Srga- s vrosfoszforgyulladsi hmrskletnek sszehasonltsa

foszfor

-..l

d1 He|yezznk borsszemnyi srgafoszfor darabkt kmcsbe, majd tltsk megCoz.dal (a c) pontban emltett mdon) dugjuk be vattval, fogjuk friggleges helyzet.ben llvnyba s nagyon vatosan melegtsk lnggal a szinmlylsig. Mi a jelensgrnagyarzata?

2l.l.2. Az atzn szublimlsa

Hosszabb, tiz|| kmcsbe dobjunk kis arzndarabkt. A krncsvet tltsk megnitrognnel s zrjuk le parafa dugval, amelyen egszen kicsi nyls van. Ezutnkezdjk el a kmcs a|jt hevteni. Az arzn szublimlni kezd s a kmcs fels, hide.gebb rszn szp, femes fny arzntkrt kpez.

A ksrletet elvgezhetjk gy is, hogy atzn helyett As,O3 s fasznpor keverkthasznljuk:

2 A s r O 3 + 3 C - 4 A s + 3 C O 2

2l.1'.3. Antimon kpzdse

Vrjjunk ki gdrcskt fasznben s szrjunk bele fl spatulnyi Sb2o3 vagy Sb,S3 sNa'CO3 keverkt. Azanyagot kis fjtatlng hegyvel _ n. redukl Lngga| _ he-vtsk. Az anyag sszeolvad, az Sb2o3 vagy az Sb2S3 a sznhatsra reduktdik saz antimon lehls utn fmrg alakjban marad vissza a mlyedsben.

2l.1.4. Az antimon reakcija nemfnres elemekkel

a) F| kmcsnyi klrosvzbe szrjunk spatulahegynyi antimonport s rzogassuk.Az oldat srga szne eltnik s ha KBr-oldatot cseppentnk hozz, brmkivlstnem szlelnk.

) ontsnk vatosan, flke a|att 1cm3 elemi brmot kmcsbe s a krncsvetfogjuk be llvnyba, az egszet lltsuk vastlcra. A kmcsbe szrjunk kevs anti-monport: heves reakci jtszdik le, mikzben a kmcsbl brmgzk mellettSbBr3-fst tvozik.

2|.|.5. Az antimon s a bizmut reakcirja saltromsav-oldattal

Kevs bizmutot portsunk el, szrjuk kmcsbe s ntsnkhozz tmny saltronr-savoldatot. Hevtsk enyhn a kmcsvet. Mit szlelnk? Egsztsk ki a reakciegyenIett !

B i+HNO B i (NO3)s+NO2+HzO

Ismteljk .neg a ksrletet antimonnal is :

Sb+HNO Sb2Os +NOsr H::OSb+HNO SbsOs+NO2+HsO

A reakci rtelmezshez tudnunk kell, hogy az antimon(trIl)-oxid s az antimon(V)--oxid saltromsavoldatban csak akkor olddik. ha borksav is ielen van' amellyelkomplexet kpez.

2l.2. Nitrogn ellltsa levegbl

Nagyobb, szlesebb vegkdat tltsnk meg kb. flig vzze| s helyezznk r kiscsszt gy, hogy az a vz sznn sszon. A cssze aljra helyezznk kis porceln le.rnezkt yagy azbesztdarabkt. Erre helyezznk babszemnyi vrsfoszfort s mikro-gvel gyjtsuk ffig, majd gyorsan bortsuk le nagyobb tzpohrra|, mely alatt acssze knyelmesen elfr. A foszfor fehr fiist - foszfor(V)-oxid kpzdse kzbene|g. Az gs megsznse utn a rendszer lassan lehl s kzben a bels vzszint fel.emelkedik. Nyomjuk le a poharat avizbe addig, amg a pohron bell s kvl avz.szint azonos lesz, a vizszintnl tegynk a pohrra jelzst. A pohr kiemelse utn Ila.ptsuk meg, hogy a trfogatcsijkkens az eredeti trfogatnak hny szzalka?

Tiszta nitrogn az albbie| :

2l.3. Tiszta nitrogn gz e|tlltsa

reakciegyenletnek megfelel kmiai folyamattal llthat

NHINOg - Ne+2 H2O

Az ammnium.nitrit az a|bbi reakci szerint keletkezik:

NHICI+NaNO2 : NaCl+ NHINO:

Ksztsnk l00 cm3 teltett NH.CI s ugyanannyi teltett NaNoz-oldatot. Mindkt ol.datot ntsiik bele egy kb. 500 cm3-es frakcionl lombikba, amelynek szjt jl zrdugval zrjuk le. A lombik oldalcsvhez vegpipt csatlakoztatunk. Melegtskenyhn a lombikban lv oldatot, gzfejldst tapasztalunk. Mikor mr a fejldN'.gz a levegt kiszortotta a lombikbl az vegpipa segtsgvel hrom veghen.gert vz alatt tltnk meg.

Mrtsunk g gyjtszIat az egyik nitrognnel telt hengerbe. Ismteljk meg aksrletet g foszforral s knnel. Mit tapasztalunk?

362

2|'.4. Magnzium-nitrid (Mg,,N.) ellltsa

Ersen pozitv jeltenr fmek nitrognnel magasabb hmrskleten nitridd egye-slnek. Ennek szielse cljbl lltsunk el (tri)magnzium.(di)nitridet.

a) Magnziumport he|yezzunk porcelncsnakba. A csnakot cssztassuk elekt.romos cskenrencben lv porcelncs kzepbe. Vezessnk a csvn t palackblnitrogngzt. Szereljnk a palack s a cs kz kevs tmny knsavat tarta|mazgzmost, hogy a gzrarn sebessgt megfigyelhessk. Kapcsoljuk be a kemenct.Cssztassunk a cs mell termoelemet, hogy a hmrskletet a vele sszekapcsolthfokjelz mszeren (lsd l.12.ben) mrhessk. A cskemence ftst akkor kapcsol-juk ki, ha a nrszer 900 oC.ot mutat. A ternrket nitrognramban hagyjuk lehlni.A lehlt termket kaparjuk ki a porcelncsnakbl s szrjuk flkben kevs vizettarta\maz porcelntlba. Mit szlelnk? rjuk fel a reakciegyenleteket !

b ) A magnzium.nitrid rnsik ellltsi mdja : Vastgelyt tltsnk rneg nragass.gnak ktharmad rszig magnzium porral. Fecljk be a tge|yt azbesztlemezze|,nrelynek kzepbe elzleg kis lyukat frtunk, hogy a leveg csak lassan jusson amagnziumhoz. Nagyobb azbesztlemezbe frjunk akkora kralak nylst, hogy atgelyt a fels harmadnl szorosan beleilleszthessk. Ez megakadlyozza, hogy agzg lngja a fedhz rjen. A tgely als azbesztlap alatti rszt hevtsk oldalrlrirnytott fjtat lnggal kb. l rn keresztl. Idnknt forgassuk meg a tgelyt.A lehlt tgelyben fell fehr magnzium.oxidot tallunk, lejjebb, fleg magnziunr-.nitridbl ll zld tmeget. A magnzium.nitrid egy rszt tegyk tgelybe s ntskle kevs vzze|. rjukfel az szlelt vdltozst s a reakciegyenletet! A manadk mag.nzium.nitridet gumidugval jl |ezrt portivegben trolhatjuk.

363

22. A NITROGENCSOPORT ETEMEINEKHIDRo GENYB GYI.,ETEI

22.1. A nitrogncsoport elemeinek hidrognvegyleteivelkapcsolatos kmcsksrletek

22.l.|. Az amnrniurnion reakcii

Az amnrniun-rion legegyszerbb kimutats a az ers bizissal felszabadtott arnni-nia szlelsn alapszik. F reakci gyakorlati kivitelezse a 18.1.11-ben tallhat.

22.!.2. Redukci hidrazinium (2+)-szu|fttal l(N,Hu)Son I

A hidrazinium(2-l-)-szulft legjellemzbb sajtsga ers reduklkpessge.Reduklszerknt trtn felhaszn|st elnyss teszi. hogy a redukci sorrrkpzdtt mellktermkek a rendszerbl eltvoznak illetve j konrponensknt nemjelennek meg. (Melyek ezek a,,,ilktu,mkek2/ A hidr azinium(2+)-szulf;t reduklhatsnak szenllltetsre lltsunk el ezstvegyleteknek hidra zinium(2*)-szulft.tal trtn redukcija rvn ezsttkrt.

Tiszta, forr tmny saltronrsavval zsrtalantott, majd desztilllt vzze! tbbszrbltett kmcsbe egyharmadig reagens AgNo,-oldatot ntnk. Az oldathoz csep-penknt reagens ammniaoldatot ntnk, mg a kezdetben kivl csapaclk ppenfelolddik. Az oldatba kb.0,5 g szilrd hidrazinium(2*)-szulftot szrunk s addigrzogatjuk. amg felolddik. A kmcs falt enyhn, minl nagyobb felleten mele-gtjk' a kmcsvet Bunsen.|ngfltt forgatva. Mit szlelnk? Egsztsk ki a vgbe-tnen reakci egy,enlett !

N:Hr+[Ae(NHr) r ] - +OH- Ag*Nz*HzO+NH,

22.1.3. Az arzin ke|etkezse

Az arzn igen rzkeny kimutatsa a belle elllthat arzin (AsH3) higany(Il)--kloriddal val reakcijn alapul. Ez az n. Sanger_Black-prba.

A Sanger - Black-prbtflmikromretben a kvetkezkppen vgezzuk.Prssztrvgbe 1 cm ma.easLaza vattacsomt helyeznk. A vattacsom als felt lom-acett.oldattal megnedvestjk. A prsszrbe szrazHgCl2.os szrpapr cskot heiyezrlk

364

(lsd 22.]. bra). A kis krncsbe |.2szem granuilt cin-ket s 2-3 cm3 6 M-os ssavoldatot tesznk (1 trfogattmny ssav*1 trfogat vz).Ha a HgClz-os szrpaprszne nhny perc alatt nem vltozik meg. a prsszrtkiemeljk a kmcsbl s 2-3 csepp reagens arznessav-oldatot cseppentnk a kmcsbe, majd gyorsan vissza-helyezzk a prssztt. A fejld AsH, a HgCl2-oS pa.prt nhny percen bell alulrl felfel haladva srgra(Hg3Cl'As), majd barnra (Hg.As2) sznezi. E reakcitaz SbH3, PH3 s HzS is adja. A vatta als felnek lom.acetttal val megnedvestse az esetleges H2S.szennye.zs megktsre val. Az SbH3 sztirksfekete sznez.dst okoz. Kevs antimon nem zavarja az arzn kimuta.tst, mert az arzin elbb keletkezik s az arznra jellem-z srgsbarna sznezds elbb jelenik meg. Egsztskki az arzin keletkezsnek egyenlett:

H3AsO3 *Zn+FICI -+ AsH3 *ZnCI2*HzO

22.2. Ammniaoldat ellltsa

A ksrlet alapja a kvetkez fo|yamat:

Ca(OH)2+2 NH4CI - CaClz*2 NHr +2HzO

A keletkezett ammnit desztilllt vzben nyeletjk et. A 22.2. bra szerinti gzej.leszt lombikjt fogba fogjuk s Bunsen-llvnyra erstjk gy, hogy alatta a

HsC!2-oswgr

Qumt-"gyr

22'I. bra, Sanger _ Blackprba

22,2. dbra. Ammniaoldat ellltsa

365

Bunsen.g knyelnlesen elfrjen. A ksztiiket flkben szereljk ssze, met aZammnia gz ersen mrgez. Tekintettel arra, hogy vizes oldatot kr,nunk et\|.tani, a fejld ammniagzt nenr szrtjuk. A gz ltal magval ragadott szilrd r-szecskk visszatartsra a gznrosba annyi desztilllt vizet tesznk, hogy a bevezet-cs ppen belerjerr. A gzmos utn fordtottan szerelt res gzmost, majd derk-szgben meghajltott, kiszIesedssel elltott gzbevezetcsvet kapcsolunk. Eztkszthetjk pl. 50 cm3.es (selejtes. csorbult) hasaspipetta szrnak rneghaj|itsvat.A gzt nagy kmcsben elhelyezett 50 cm3 desztill|tvizben nyeletjk el. A gzbeve-zetcs vge a teltedny aljigrjen. A teltednyt lltsuk hideg vizzeltelt ednybes ha az elnvelets alatt a hjtviz felmelegszik, dobjunk bele jgkockk at. 2o g(3,75.10-1Iv) finoman portott NHnCl-ot sszekevernk a reakciegyenlet a|apjrtszmtott, finoman portott kalcium-oxid ngyszeresvel. A keverket ntsk papr.vagy portlcsren keresztl a fejlesztlombikba. A porkeverkhez a csapos tlcsrblengedjnk 25 cms desztilllt vizet. majd zrjuk el a tlcsr csapjt . A gzfejlesztlombikjt azbesztes drthIn t, vagy kzvetlenl, kzzel mozgsban tartott lnggaxmelegtsk. A gzfejlds egyenletes legyen, rre legyen tl heves, de a teltfolyadk seszvdjk vissza. Amikor a gzfej|ds befejezdtt,a csapos tlcsr csapjt kinyitjuk.a teltednybl kivesszk a gzbevezetcsvet s a lombik melegtst megszntetjk.Mrjk meg a kapott ammniaoldat trfogatt s sirt)sgt. Tblizat segtsgve!Ilaptsuk meg a srsgnek megfelel szzalkos sszettelt. Szdmtsuk ki a terme.Isi hnyadot a ktindulsi NHnCl-ra vonatkoztatva!

A viz az arnmonit igen rnohn nyeli eI. Ezrt vannak, akik a visszaszvs elkerl-sre a gzbevezetcs vgt - klnsen az elnyelets elejn _ 1_2mm-rel avizszintfelett tartjk. Ennek htrnya, hogy az ammniaoldat kis strs ge fo|ytn felImarad s gy a viz als rsze nem teltdik gzzal. A visszaszvst ezrtirrkbb llandhevtssel, tovbb fordtottan szerelt res gzmosval s kiszlesedssel e|!tott gz-bevezetcs alkalm azsv aI kerljk eI.

22.3. Az ammniagz oldhatsga vzben

Az ammntt a vz igen jl oldja (l trfogat viz kb. 500 trfogat ammnit old).Az ammnia oldkonysgnak tanulmnyozsravgezzk el a ssavval kapcsolatosl8.3.5 feladatban lert ksrletet, azza| a klnbsggel, hogy a ]8.4. bra A lombikjtammniagzza| tltjk meg s a B ednybe fenolftaleines vizettesznk. Az ammnia.gzt a 22.2leirsa alapjn fejlesztjk, szemcss KoH.dal tlttt U.csben szrtjuk.majd fordtva szerelt res gzmosn s vgt _ a gzfejlds sebessgnek meg.figyelsre _ kevs, szraz paraffinolajattartalmaz gzmosn vezetjk t.

366