8/19/2019 Thực hiện và giải thích 10 thí nghiệm hóa học lý thú, dễ làm http://slidepdf.com/reader/full/thuc-hien-va-giai-thich-10-thi-nghiem-hoa-hoc-ly-thu-de 1/88 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN DƯƠNG THỊ TIẾMTHỰC HIỆN VÀ GIẢI THÍCH 10 THÍ NGHIỆM HÓA HỌCLÝ THÚ, DỄ LÀM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌCNGÀNH: HÓA HỌCCần Thơ, 05/2011 W.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPO ng góp PDF bở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú
88
Embed
Thực hiện và giải thích 10 thí nghiệm hóa học lý thú, dễ làm
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
8/19/2019 Thực hiện và giải thích 10 thí nghiệm hóa học lý thú, dễ làm
2.1.4.2 Nguyên lý tạo ra đường Kikuchi .............................................................5
2.1.4.3 Ứng dụng trong tinh thể học ...................................................................7
2.1.5 Liên k ết hóa học trong tinh thể ......................................................................7 2.1.5.1 Mạng lưới tinh thể liên k ết ion................................................................7
2.1.5.2 Mạng lưới tinh thể liên k ết cộng hóa trị hay mạng lưới nguyên tử ..........7
2.1.5.3 Mạng lưới tinh thể phân tử......................................................................8
2.1.5.4 Mạng lưới tinh thể kim loại ....................................................................8
2.1.6 Tính đa hình và đồng hình.............................................................................9
2.1.6.1 Tính đa hình .................................................................... .......................9
2.1.6.2 Hiện tượng đồng hình.............................................................................9
2.1.6.3 Dung dịch rắn .......................................................................................10
2.1.7 Tính chất của tinh thể ..................................................................................11
2.1.7.1 Tính chất đặc trưng của tinh thể............................................................11
2.1.7.2 Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể..................................12
2.2 K ết tinh và thăng hoa .....................................................................................14
2.2.1 K ết tinh .......................................................................................................14
2.3.2 Các hệ phân tán ...........................................................................................18
2.3.2.1 Hệ phân tán thô.....................................................................................19
2.3.2.2 Hệ keo ..................................................................................................19
2.3.2.3 Dung dịch thực .....................................................................................19
2.3.3 Thành phần dung dịch .................................................................................19
2.3.4 Quá trình hòa tan......................................................................................... 20
2.3.4.1 Bản chất thuận nghịch của quá tr ình hòa tan.........................................20
2.3.4.2 Nhiệt hòa tan ........................................................................................ 21
2.3.5 Độ tan .........................................................................................................21
2.3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng ...........................................................................22
2.3.5.2 Dung dịch bão hòa, dung dịch quá bão hòa...........................................23
2.3.6 Áp suất hơi của dung dịch ...........................................................................23
2.3.6.1 Áp suất hơi bão hòa của chất lỏng nguyên chất.....................................23
2.3.6.2 Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa chất tan không bay hơi...........24
2.3.7 Nhiệt độ sôi và quá trình sôi của dung dịch .................................................24 2.3.7.1 Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ................................................25
2.3.7.2 Nhiệt độ sôi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi .......................25
2.3.7.3 Độ tăng nhiệt độ sôi – Định luật Raoult ................................................25
2.3.7.4 Quá trình sôi của dung dịch ..................................................................26
2.3.8 Nhiệt độ kết tinh (đông đặc) của dung dịch..................................................26
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM..............................................................................38
3.1 Làm pha lê từ đồng (II) sulfat pentahydrat......................................................38
3.1.1 Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................38 3.1.2 Hóa chất ......................................................................................................38
3.1.3 Cách tiến hành.............................................................................................38
3.1.4 Giải thích.....................................................................................................39
3.3.1 Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................45
3.3.2 Hóa chất ......................................................................................................46
3.3.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................46
3.3.4 Giải thích.....................................................................................................47
3.4 Viên đường bốc cháy......................................................................................48
3.4.1 Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................48
3.4.2 Hóa chất ......................................................................................................48
3.4.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................49
3.4.4 Giải thích.....................................................................................................50
3.5 Tr ứng không vỏ..............................................................................................50
3.5.1 Dụng cụ.......................................................................................................50
3.5.2 Hóa chất ......................................................................................................51
3.5.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................51
3.5.4 Giải thích.....................................................................................................53
3.6 Nổi chìm những viên long não .......................................................................55
3.6.1 Dụng cụ.......................................................................................................55
3.6.2 Hóa chất ......................................................................................................55
3.6.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................55
3.6.4 Giải thích.....................................................................................................56
3.7 Cột than đen ...................................................................................................58
3.7.1 Dụng cụ.......................................................................................................58
3.7.2 Hóa chất ......................................................................................................58
3.7.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................58 3.7.4 Giải thích.....................................................................................................59
3.8 Mực bí mật.....................................................................................................60
3.8.1 Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................60
3.8.2 Hóa chất ......................................................................................................61
3.8.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................61
Hình 2.1: Cơ chế hình thành các đường Kikuchi khi một chùm điện tử song song ....
chiếu qua mẫu tinh thể. ............................................................................................5 Hình 2.2: Phổ Kikuchi của mẫu Si đơn tinh thể khi mẫu được nghiêng sao cho chùm
tia điện tử đi đúng theo trục vùng của tinh thể. .........................................................6
Hình 2.3: Thí nghiệm xác định áp suất thẩm thấu. ..................................................28
Hình 3.1: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat lớn dần trong dung dịch. ..............39
Hình 3.2: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat ......................................................39
Hình 3.3: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat bám vào cây kim...........................39
Hình 3.4: Cấu trúc tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat. ........................................40 Hình 3.5: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat bán trên thị trường. .......................41
Hình 3.6: Tinh thể lớn bị các tinh thể nhỏ bám vào. ...............................................42
Hình 3.7: Dung dịch natri acetat quá bão hòa.........................................................43
Hình 3.8: Dung dịch natri acetat đang kết tinh........................................................43
Hình 3.9: Quá trình k ết tinh hoàn tất ......................................................................43
Hình 3.10: Nhiệt độ của dung dịch khi được làm lạnh. ...........................................44
Hình 3.11: Nhiệt độ tỏa ra khi dung dịch kết tinh ...................................................44
Hình 3.12: Dung dịch kết tinh ngay khi gặp tinh thể...............................................44
Hình 3.13: Tinh thể natri acetat hình dạng giống như con vật.................................44
Hình 3.14: Becher chứa acid benzoic và cành cây. .............................................. ...46
Hình 3.15: Cành cây đã được phủ đầy “tuyết”........................................................47
Hình 3.16: Viên đường chưa phủ tàn thuốc lá. .......................................................49
Hình 3.17: Viên đường đã được phủ tàn thuốc lá ...................................................49
Hình 3.18: Viên đường được phủ tàn thuốc lá bốc cháy khi đốt tr ên ngọn lửa đèn
Khi nói đến hóa học, chúng ta đều ngh ĩ rằng đó là môn học phức tạp, khô khan vàviệc tiếp thu nó thì đầy khó khăn. Không hẳn là như vậy, ngoài tính chất phức tạp và
khô khan thì hóa học còn có cái đơn giản và sự mềm dẻo, đặc biệt là sự kỳ diệu trong
hóa học. Nếu chúng ta hiểu r õ vấn đề và vận dụng một cách khéo léo thì chúng ta có
thể làm nên những điều kỳ diệu. Núi lửa phun tr ào là hiện tượng tự nhiên nhưng chúng
ta có thể mô phỏng bằng hóa học; nước đá có thể nóng lên hay không?…; hay làm một
viên pha lê cho riêng mình… đặc biệt hơn là chúng ta có thể tr ở thành một nhà ảo
thuật hóa học. Ngoài ra, hóa học còn giúp chúng ta thư giản đầu óc khi học hành căngthẳng, vừa giúp chúng ta giải trí, vừa giúp chúng ta tiếp thu bài tốt hơn và biết thêm
nhiều kiến thức mới. Do đó, việc chọn đề tài: “Thực Hiện và Giải Thích 10 Thí
Nghiệm Hóa Học Lý Thú, Dễ Làm” sẽ giúp các bạn thêm hiểu r õ và thêm yêu hóa
học hơn. Như người ta vẫn thường nhận xét: “Hóa học thật kỳ diệu, thật thú vị”.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Thực hiện các thí nghiệm hóa học đơn giản và giải thích các quá trình hóa học
lưới kề nhau tr ên cùng một hàng được gọi là không số của hàng. Mặt phẳng lập bởi ba
nút mạng không cùng một hàng được gọi là một mặt mạng. Trên một mặt mạng hình
bình hành mà các cạnh là những hàng mạng song song kề nhau được gọi là mắt mạng.
Những hình hộp mà đỉnh là nút mạng được gọi là ô mạng.
Ô mạng có thể tích nhỏ nhất còn giữ lại được đặc điểm đối xứng của toàn bộmạng lưới tinh thể được gọi là ô mạng cơ bản hay ô mạng đơn vị. Có thể coi mạng
lưới tinh thể là sự sắp xếp (hay tịnh tiến) một số lớn ô mạng cơ bản song song với nhau
theo cả ba chiều trong không gian. Ô mạng cơ bản thường được chọn sao cho có tính
đối xứng cao nhất. Các đặc trưng hình học của ô mạng cơ bản (độ dài của cạnh, độ lớn
của các góc) được gọi là thông số mạng lưới. Số các hạt (nguyên tử, ion, phân tử)
giống nhau nằm bao quanh và tiếp giáp với một hạt cho trước trong mạng lưới tinh thể
được gọi là số phối trí.
2.1.2.2 Hệ tọa độ định hướng tinh thể
Để mô tả mạng lưới tinh thể (các nút lưới, hàng mạng, mặt mạng) cũng như mô tả
tinh thể, người ta sử dụng các hệ tọa độ. Hệ tọa độ có góc đặt ở nút lưới, ba tr ục tr ùng
vớ i ba cạnh của ô mạng cơ bản. Ba trục được ký hiệu là x, y, z. Tr ục x hướng từ phía
sau ra phía trước, trục y hướng từ trái sang phải (khi ta nhìn vào), tr ục z hướng từ dưới
lên trên. Các góc giữa các trục là (góc giữa tr ục y và tr ục z), (góc giữa tr ục x và
tr ục z), (góc giữa tr ục x và tr ục y). Đơn vị độ dài trên mỗi trục bằng độ dài của cạnhô mạng cơ bản tr ên tr ục đó và ký hiệu lần lượt là a, b, c trên ba tr ục x, y, z.
Vì đặc trưng đối xứng của tinh thể bắt nguồn từ tính đối xứng của mạng lưới tinh
thể nên dựa vào đặc trưng hình học của ô mạng cơ bản thể hiện ở các thông số mạng
lưới ta có thể phân loại thành bảy hệ tinh thể. Hệ tinh thể đơn giản nhất và đối xứng
cao nhất là hệ lập phương, các hệ tinh thể khác có tính đối xứng thấp hơn là: hệ sáu
phương, hệ bốn phương, hệ ba phương (còn gọi là hình mặt thoi), hệ tr ực thoi, hệ một
nghiêng, hệ ba nghiêng. Một số nhà tinh thể học coi hệ tinh thể ba phương là một phầncủa hệ tinh thể sáu phương.
Nút mạng do các phân tử chiếm giữ. Các phân tử này có cực hoặc không cực liên
k ết với nhau bằng lực Van Der Waals, hoặc liên k ết hydro. Các loại liên k ết này yếu
hơn nhiều so với liên k ết ion và liên k ết cộng hóa trị vì vậy tinh thể phân tử có nhiệt độ
nóng chảy thấp.
Lực Van Der Waals giảm nhanh khi tăng khoảng cách giữa các phân tử nên lực
hút giữa các phân tử phụ thuộc mạnh vào hình dạng phân tử. Các phân tử càng “chặt
chẽ” thì lực Van Der Waals càng mạnh do đó tinh thể phân tử càng bền.
Khi phân tử có cực, lực Van Der Waals có thành phần định hướng nên lực hút
giữa các phân tử thường mạnh hơn so với trường hợp phân tử không cực do đó tinh thể
bền hơn và có nhiệt độ nóng chảy cao hơn.
Tuy nhiên trong một số trường hợp, phân tử không cực nhưng có nhiều electron
không định chỗ nên phân tử dễ bị phân cực và lực khuếch tán mạnh nên tinh thể cũng
có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao.
2.1.5.4 Mạng lưới tinh thể kim loại
Nút lưới là các cation kim loại chiếm giữ. Các electron hóa tr ị có thể di chuyển tự
do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác trong khắp mạng lưới. Loại liên k ết nhờ tập
hợp các electron hóa trị tự do như vậy được gọi là liên k ết kim loại. Kim loại có thể tồn tại ở ba dạng mạng lưới.
Dạng mạng lưới lập phương tâm khối: có số phối trí bằng 8, độ chặt khít là
68%.
Dạng mạng lưới lập phương tâm mặt (lập phương tâm diện): có số phối trí
bằng 12, độ chặt khít là 72%.
Dạng mạng lưới lục phương: có số phối trí bằng 12, độ chặt khít là 72%.
Liên k ết kim loại khá bền nhưng yếu hơn liên kết cộng hóa trị. Liên k ết kim loạikhông có tính định hướng, các electron liên k ết không định chỗ làm cho kim loại có
tính dẻo, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, có ánh kim,…
Ngoài ra trong tinh thể, có thể tồn tại nhiều loại liên k ết hóa học như vừa có liên
k ết cộng hóa trị vừa có liên k ết kim loại, hay vừa có liên k ết ion vừa có liên k ết cộng
thay đổi thông số mạng trung bình. Sự hình thành các dung dịch rắn luôn luôn k èm
theo việc tăng điện trở và giảm hệ số nhiệt điện trở . Các kim loại ở dạng dung dịch rắn
thường kém dẻo, luôn luôn cứng hơn và bền hơn so với các kim loại nguyên chất.
Dung d ịch rắn xen kẽ
Trong kim loại, các dung dịch rắn loại này xuất hiện khi hợp kim hóa các kim loại
chuyển tiếp bằng các phi kim có bán kính nguyên tử nhỏ như hydrogen, nitrogen,
carbon, bor. Những xô lệch mạng xuất hiện khi tạo thành dung dịch rắn xen kẽ vượt
quá những xô lệch mạng khi tạo thành dung dịch rắn thay thế, do vậy các tính chất
cũng thay đổi mạnh hơn. Theo mức độ tăng nồng độ của nguyên tố hòa tan trong dung
dịch rắn mà điện trở , lực kháng từ, độ cứng và độ bền tăng, nhưng độ dẻo và độ dai
giảm đi r õ r ệt.
2.1.7 Tính chất của tinh thể[10,14]
2.1.7.1 Tính chất đặc trưng của tinh thể
Tinh thể là vật rắn nếu kết tinh tốt sẽ có dạng nhiều mặt, cân đối hình học. Bên
trong, các hạt vật chất nhỏ bé (nguyên tử, phân tử, ion) phân bố một cách có trật tự và
tuần hoàn trong mạng không gian. Chính sự sắp xếp của các hạt vất chất theo quy luật
mạng không gian đã tạo nên những tính chất rất đặc trưng cho tinh thể, đó là tính đồng
nhất và dị hướng.
Tinh thể có tính đồng nhất: trên toàn bộ thể tích tại những điểm khác nhau có
những tính chất tương tự nhau. Nói rõ hơn, nếu nghiên cứu theo những phương
song song với nhau qua các điểm khác nhau trong tinh thể ta thấy chúng có cùng
tính chất. Tính đồng nhất này là k ết quả tất nhiên của tính tuần hoàn của mạng:
những nút tương đương nhau lặp lại một cách tuần hoàn trong khắp không gian
mạng.
Tinh thể có tính dị hướng: xét theo những phương khác nhau tinh thể có tínhchất khác nhau. Tính dị hướng là hậu quả tất nhiên của việc phân bố các hạt theo
quy luật mạng không gian. Theo những phương khác nhau khoảng cách và lực liên
Tính dẫn nhiệt của tinh thể phụ thuộc nhiều vào mức độ sai hỏng trong cấu trúc
của chúng. Cấu trúc càng nhiều sai hỏng thì tinh thể càng kém dẫn nhiệt. Các dung
dịch rắn thường có độ dẫn nhiệt thấp hơn các tinh thể hợp phần. Một vật rắn ở trạng
thái vô định hình có độ dẫn nhiệt thấp hơn khi nó ở trạng thái tinh thể.
Tính áp điện, hỏa điện, sắt điện
Trong tinh thể các chất chỉ có tinh thể dạng liên k ết kim loại có tính dẫn điện tốt,
vì trong cấu trúc của chúng thường xuyên có mặt các điện tử tự do. Những tinh thể đặc
trưng bằng dạng liên k ết ion và cộng hóa trị thường là những tinh thể cách điện. Tuy
nhiên bản chất cách điện của chúng không phải là v ĩnh cửu, mà có thể thay đổi dưới
tác dụng của bức xạ hồng ngoại, tử ngoại, của áp lực hay của nhiệt độ…
Tính áp điện, hỏa điện, sắt điện là ba tính chất điện tương đối quan trọng và mớ i
của một số vật liệu điện môi. Một mặt nó góp phần xác định tính đối xứng của tinh thể,
mặt khác nó cho phép sử dụng tinh thể vớ i những hiệu ứng đặc biệt trong kỹ thuật.
Áp điện: là một tính chất khác thường của một vài vật liệu có cấu trúc tinh thể
phức tạp và có tính chất đối xứng thấp.
Hỏa điện: là khả năng dẫn điện của tinh thể không dẫn điện khi bị tác dụng
bởi nhiệt độ. Do hiệu ứng hỏa điện khi xuất hiện có k èm theo sự giãn nở nhiệt của
tinh thể nên nó có thể coi là trường hợp đặc biệt của áp điện.
Tính sắt điện: đó là tính phân cực tự phát tức là phân cực khi vắng mặt điện
trường của chất điện môi. Tương tự như tính sắt từ ở vật liệu có tính từ vĩnh cửu.
Trong các vật liệu sắt điện phải tồn tại những lưỡng cực vĩnh cửu.
Quang tính
Tính chất quang học của tinh thể là do đặc điểm truyền ánh sáng trong môi trường
này quyết định. Điều đó liên quan đến tính đối xứng của tinh thể.
Về tinh chất quang học, vật rắn được phân làm hai nhóm lớn: chất đẳng hướngquang học và chất dị hướng quang học. Tinh thể thuộc hệ lập phương và chất vô định
hình thuộc nhóm đẳng hướng quang học. Tinh thể của các hệ lục phương, tứ phương,
tam phương, trực thoi, một nghiêng, ba nghiêng đều là dị hướ ng quang học. Trong môi
trường đẳng hướng, sóng ánh sáng truyền đi theo các phương khác nhau với vận tốc
như nhau. Trong môi trường dị hướng quang học, tốc độ truyền sóng ánh sáng sẽ khác
nhau theo các phương khác nhau.
2.2 Kết tinh và thăng hoa[15-17]
2.2.1 Kết tinh 2.2.1.1 Khái niệm sự kết tinh
Sự kết tinh là quá trình hình thành (tự nhiên hoặc nhân tạo) các tinh thể rắn từ
dung dịch hoặc đôi khi được lắng đọng trực tiếp từ khí. Sự kết tinh cũng là một kỹ
thuật tách rắn – lỏng, trong đó xảy ra sự chuyển khối lượng của chất tan từ dung dịch
lỏng vào tinh thể nguyên chất trong pha rắn. Do đó kết tinh là một khía cạnh của sự kết
tủa, có được nhờ sự thay đổi điều kiện hòa tan của chất tan trong dung môi so vớ i sự
k ết tủa do phản ứng hóa học.
2.2.1.2 Quá trình kết tinh
Quá trình k ết tinh gồm hai giai đoạn chính: giai đoạn h ình thành hạt nhân và giai
đoạn tăng trưởng tinh thể.
Giai đoạn hình thành hạt nhân là giai đoạn mà các phân tử chất tan phân tán trong
dung môi và bắt đầu tập hợp thành đám, trên phạm vi nanomet (nâng cao nồng độ chất
tan trong một khu vực nhỏ), và chúng tr ở nên bền dưới những điều kiện thường. Khicác đám này bền sẽ tạo thành hạt nhân. Tuy nhiên, khi các đám này không bền chúng
sẽ hòa tan tr ở lại. Do đó, các đám này cần phải đạt tới kích thước tới hạn để tạo thành
hạt nhân bền. Kích thước tới hạn được quyết định bởi các yếu tố như nhiệt độ, trạng
thái quá bão hòa…
Giai đoạn tăng trưởng tinh thể là sự phát triển tiếp theo của hạt nhân, k ết thúc khi
các đám đạt tới kích thước tới hạn. Sự hình thành hạt nhân và tăng trưởng tinh thể tiếp
tục xảy ra đồng thời với sự tồn tại của tr ạng thái quá bão hòa. Tr ạng thái quá bão hòalà động lực của sự kết tinh, do đó tỉ lệ h ình thành hạt nhân và tăng trưởng tinh thể được
thúc đẩy nhờ tồn tại sự quá bão hòa trong dung dịch. Tùy thuộc vào điều kiện, hoặc sự
hình thành hạt nhân hoặc sự tăng trưởng tinh thể chiếm ưu thế hơn, và kết quả là thu
được các tinh thể với kích thước và hình dạng khác nhau. Một khi sự quá bão hòa cạn
kiệt, hệ rắn – lỏng đạt trạng thái cân bằng, tức sự kết tinh hoàn tất.
phương pháp thăng hoa cho màu sắc đẹp, tỷ lệ màu chính xác. Phương pháp nhuộm
thăng hoa cho chất lượng hình ảnh tốt ngay cả với máy in có độ phân giải thấp.
2.3 Dung dịch[1,3,4,6]
2.3.1 Khái niệm
Dung dịch là hỗn hợp đồng thể của hai hay nhiều chất. Các chất tham gia tạo
thành dung dịch có thể là chất khí, chất lỏng và chất rắn. Trong dung dịch chất có mặt
với lượng ít hơn được gọi là chất tan, chất có mặt với lượng nhiều hơn được gọi là
dung môi. Dung môi là chất khi tạo thành dung dịch thì không thay đổi trạng thái tập
hợp.
Quá trình tạo thành dung dịch k hông thể xem một cách đơn giản như quá tr ình
khuếch tán chất tan vào dung môi mà luôn luôn gắn liền với các tương tác hóa học vàvật lý giữa chất tan và dung môi. Quan tr ọng là loại dung dịch lỏng tức dung dịch mà
dung môi là chất lỏng.
2.3.2 Các hệ phân tán
Một hệ gồm hai hay nhiều chất, trong đó một hay nhiều chất ở dạng các hạt kích
thước nhỏ phân bố vào trong chất kia thì hệ đó được gọi là hệ phân tán. Chất được
phân bố là pha phân tán, còn chất trong đó có pha phân tán phân bố là môi trường phân
tán.
Căn cứ vào các tr ạng thái pha của các thành phần, có 9 hệ phân tán.
N ồng độ đương lượng : cho biết số đương lượng gam chất tan có trong một lít
dung dịch.
N ồng độ molal: cho biết số mol chất tan có trong 1000 gam dung môi.
Phần mol (phân số mol): tỷ số giữa số mol của cấu tử chia cho tổng số mol
chất có trong dung dịch.
2.3.4 Quá trình hòa tan[3,4]
2.3.4.1 Bản chất thuận nghịch của quá tr ình hòa tan
Tr ạng thái bão hòa của dung dịch khi hòa tan một chất (rắn, lỏng…) vào trongmột dung môi nào đó luôn xảy ra hai quá tr ình: quá trình phá vỡ cấu trúc của chất tan
gọi là quá trình vật lý, thu nhiệt và quá trình k ết hợp giữa các phân tử dung môi và các
phân tử chất tan gọi là quá trình solvat hóa (nếu dung môi là nước – quá trình hydrat
hóa). Có thể coi quá tr ình sau là một quá trình hóa học và là quá trình phát nhiệt (giống
như có sự tạo liên k ết).
Khi cho chất tinh thể vào dung môi lỏng, do tương tác của dung môi với các hạt
chất tan và do chuyển động nhiệt, các hạt nằm tr ên bề mặt tinh thể chất tan tách ra khỏimạng lưới tinh thể, bị khuếch tán vào dung dịch được phân bố đều vào toàn bộ thể tích
dung môi. Những hạt chất rắn nằm trong dung dịch lại chuyển động không ngừng va
chạm vào bề mặt tinh thể và một số hạt lại có thể bị hút trở lại mạng lưới tinh thể. Như
vậy hai quá tr ình hòa tan và k ết tinh là hai quá trình ngược chiều nhau đồng thời xảy
Lúc đầu vận tốc hòa tan hơi lớn hơn vận tốc kết tinh, nhưng dần nồng độ chất tan
tăng cho đến khi vận tốc hòa tan bằng vận tốc kết tinh thì hệ đạt tớ i tr ạng thái cân
bằng, chất rắn không tan thêm được nữa và hệ đạt tới trạng thái bão hòa.
2.3.4.2 Nhiệt hòa tan
Lượng nhiệt phát ra hay thu vào khi hòa tan một mol chất tan vào một lượng đủ
lớn dung môi được gọi là nhiệt hòa tan. Kí hiệu Ht
Nếu quá tr ình hòa tan phát nhiệt thì: Ht < 0
Nếu quá tr ình hòa tan thu nhiệt thì: Ht > 0
Vì quá trình hòa tan bao gồm sự thay đổi trạng thái tập hợp của chất tan và sự
solvat hóa (hay hydrat hóa) chất tan nên nhiệt hòa tan bao gồm nhiệt thay đổi trạngthái (nhiệt chuyển pha) kí hiệu H ph và nhiệt solvat hóa (hydrat hóa) kí hiệu Hs.
Khi đó: Ht = H ph + Hs
Tùy theo dấu và tr ị số tuyệt đối của ∆H ph và ∆Hs mà ∆Ht có tr ị số dương (sự hòa tan
thu nhiệt) hay âm (sự hòa tan tỏa nhiệt). ∆Hs luôn luôn có tr ị số âm (sự solvat hóa tỏa
nhiệt), bởi vì coi như có sự tạo liên k ết giữa chất tan với dung môi. Với chất khí, ∆H ph
có tr ị số âm (sự chuyển pha từ khí vào dung dịch lỏng, coi như có sự ngưng tụ, nên là
quá trình tỏa nhiệt). Do đó, quá trình hòa tan chất khí vào dung môi lỏng là quá trình
tỏa nhiệt (∆Ht < 0). Còn với chất rắn hay chất lỏng, ∆Hs âm, nhưng ∆H ph dương (phải
cần cung cấp năng lượng để phá vỡ tinh thể chất rắn hay cắt đứt sự li ên k ết giữa các
phân tử chất tan để chúng khuếch tán trong dung môi. Do đó sự hòa tan chất rắn hay
chất lỏng trong dung môi lỏng có thể thu nhiệt hay tỏa nhiệt (tùy theo tr ị số tương quan
giữa ∆H ph và ∆Hs).
2.3.5 Độ tan[4]
Độ tan của một chất trong một dung môi được xác định bằng nồng độ bão hòa của
chất đó tại nhiệt độ xác định.
Độ tan của một chất phụ thuộc vào bản chất tan, dung môi và điều kiện lúc hòa
Ở trạng thái lỏng lực hút giữa các phân tử còn đủ lớn để giữ chúng lại với nhau,
chỉ một số phân tử riêng biệt có động năng lớn mới có thể tách khỏi bề mặt chất lỏng
biến thành hơi.
Khi đun nóng, số phân tử có động năng lớn tăng và áp suất hơi bão hòa tăng cho
đến khi áp suất hơi bão hòa bằng áp suất khí quyển bên ngoài thì sự bay hơi diễn ra
trong toàn bộ thể tích chất lỏng. Đó là hiện tượng sôi.
Vậy nhiệt độ sôi của chất lỏng là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa của chất lỏng
bằng áp suất khí quyển bên ngoài (760 mmHg hay 1 atm).
2.3.7.2 Nhiệt độ sôi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi
Dung dịch sôi khi áp suất dung dịch bằng áp suất bên ngoài. Vì ở nhiệt độ xácđịnh áp suất dung dịch nhỏ hơn áp suất dung môi nên khi dung môi sôi thì dung dịch
chưa sôi. Để cho dung dịch sôi phải tăng nhiệt độ, do đó:
ts (dung dịch) > t
s (dung môi)
Nồng độ dung dịch càng tăng thì nhiệt độ sôi của dung dịch càng lớn.
2.3.7.3 Độ tăng nhiệt độ sôi – Định luật Raoult
Nội dung định luật: “Độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch tỉ lệ với nồng độ molalcủa dung dịch”.
Gọi: ts - nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất.
ts – nhiệt độ sôi của dung dịch.
Ta có độ tăng nhiệt độ sôi: ts = ts - ts
Do đó ts = K s C
Hay ts = K s(m/M)
Trong đó: C – nồng độ molal;
K s – hằng số nghiệm sôi, phụ thuộc bản chất dung môi;
Trong quá trình sôi của dung môi nguyên chất, nhiệt độ không thay đổi.
Trong quá trình sôi của dung dịch, do dung môi bay hơi, nên nồng độ tăng và nhiệt sôi
cũng tăng.
Đến một lúc nào đó do sự bay hơi của dung môi dung dịch đạt mức bão hòa vàkhi đó một lượng dung môi bay ra thì có một lượng tương ứng chất tan kết tinh khỏi
dung dịch làm nồng độ dung dịch không đổi và nhiệt độ sôi của dung dịch cũng không
đổi.
2.3.8 Nhiệt độ kết tinh (đông đặc) của dung dịch[3,6]
2.3.8.1 Nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất
Xét quá trình làm lạnh cốc nước nguyên chất: lượng hơi nằm tr ên bề mặt pha lỏng
gây nên áp suất hơi. Khi giảm nhiệt độ thì áp suất hơi giảm, đến 0C thì xuất hiện tinh
thể nước đá hay xuất hiện pha rắn, pha rắn cũng bay hơi.
Để có cân bằng giữa pha rắn và pha lỏng thì áp suất hơi trên hai pha rắn và lỏng
phải bằng nhau.
Hay:
Trong quá trình đông đặc của dung môi nguyên chất, nhiệt độ không đổi.
2.3.8.2 Nhiệt độ đông đặc của dung dịch
Xét quá trình đông đặc của dung dịch trong nước. Do áp suất hơi của dung dịch
nhỏ hơn áp suất hơi của dung môi nguyên chất ở nhiệt độ xác định, nên khi dung môi
đông đặc thì dung dịch chưa đông đặc vì P pha
lỏng
P pha
r ắn
. Muốn dung dịch đông đặc
phải hạ nhiệt độ xuống. Do đó nhiệt độ đông đặc của dung dịch nhỏ hơn nhệt độ đông
tan. Sau một thời gian thể tích của dung dịch tăng còn thể tích dung môi nguyên chất
giảm. Quá tr ình chuyển dung môi nguyên chất sang dung dịch thông qua màng bán
thẩm được gọi là sự thẩm thấu. Tổng quát dung môi đi từ dung dịch loãng vào dung
dịch có nồng độ cao hơn qua màng bán thấm được gọi sự thẩm thấu.
Hình 2.3: Thí nghiệm xác định áp suất thẩm thấu
Khi hai chất lỏng tiếp xúc nhau qua màng bán thẩm, có sự chuyển các phân tử
dung môi từ dung môi nguyên chất sang dung dịch và ngược lại. Do trong dung dịch
có xảy ra sự tương tác giữa các phân tử chất tan và dung môi nên tốc độ chuyển các
phân tử dung môi từ dung dịch vào dung môi nguyên chất sẽ nhỏ hơn tốc độ của quá
trình ngược lại. Kết quả là số phân tử của dung môi sẽ chuyển vào dung dịch nhiều
hơn, làm tăng thể tích dung dịch. Sự gia tăng thể tích dung dịch, sẽ tạo nên một áp suấtcó tác động làm tăng vận tốc của quá tr ình chuyển các phân tử dung môi từ dung dịch
tr ở lại dung môi nguyên chất. Khi vận tốc của hai quá tr ình này bằng nhau, hệ đạt cân
bằng và thể tích dung dịch không gia tăng được nữa. Áp suất sinh ra do sự chênh lệch
cột chất lỏng của sự thẩm thấu được gọi là áp suất thẩm thấu.
Đối với các dung dịch loãng, mối liên hệ được biểu diễn bằng phương tr ình:
= CRT
Trong đó: - áp suất thẩm thấu trong khí quyển (atm).
C – nồng độ mol của chất tan.
R – hằng số khí lý tưởng.
T – nhiệt độ Kelvin (K).
Như vậy áp suất thẩm thấu cũng phụ thuộc vào nồng độ chất tan trong dung dịch.
Quá trình chuyển chất tới miền phản ứng đóng vai tr ò quan tr ọng. Việc chuyển
này được thực hiện chủ yếu bởi sự khuếch tán (khuếch tán tự nhiên hay khuếch tán
khuấy trộn).
Quá trình xúc tác dị thể có hai đặc trưng:
Quá trình xảy ra ở lớp đơn phân tử tr ên bề mặt chất xúc tác. Chất xúc tác không phải là những phân tử hay ion riêng r ẽ mà là một tập
hợp gồm những nguyên tử, phân tử hay ion.
Trong phản ứng xúc tác dị thể, tính chuyên biệt (chọn lọc, đặc thù) thể hiện rất r õ.
Tính chất chọn lọc của chất xúc tác cho phép hướng phản ứng theo chiều mong muốn.
Với chất xúc tác rắn dị thể muốn được hiệu nghiệm, chất xúc tác phải ở trạng thái bột
thật nhuyễn. Do chất xúc tác tác dụng ở bề mặt tiếp xúc nên cần diện tích tiếp xúc càng
lớn càng tốt. Tuy nhiên, không phải tất cả diện tích của chất xúc tác đều được sử dụngmà có những vị trí đặc biệt có hoạt tính mạnh mới gây ra sự xúc tác và những vị trí này
được gọi là các tâm hoạt động (hoạt tâm). Số tâm hoạt động này tỷ lệ với diện tích tiếp
xúc và có tác dụng thu hút tác chất tr ên bề mặt chất xúc tác để gây ra phản ứng. Vì lý
do nào đó mà các tâm này bị nghẽn, không hoạt động nữa, chất xúc tác mất hiệu
nghiệm, khi dó chất xúc tác bị nhiễm độc.
2.4.5.4 Xúc tác men
Men (enzyme) là những chất xúc tác có nguồn gốc sinh học, là những phân tử cấu
tạo từ acid amin và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptid. Mỗi chất
men thường chỉ xúc tác cho một quá tr ình hóa học xác định nên có tính chuyên biệt rất
cao. Ngoài tính chuyên biệt cao, chất xúc tác men còn có đặc tính làm cho vận tốc
phản ứng xảy ra r ất nhanh trong điều kiện khá êm dịu (ở nhiệt độ, áp suất thông
thường).
2.4.6 Cân bằng hóa học[4,5]
2.4.6.1 Phản ứng thuận nghịch
Phản ứng thuận nghịch là phản ứng ở cùng điều kiện có thể xảy ra theo hai chiều
Sau một thời gian phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không
thay đổi nữa. Đến khi vận tốc phản ứng thuận bằng với vận tốc phản ứng nghịch thì
nồng độ các chất trung bình không thay đổi nữa, khi đó phản ứng đạt tới trạng thái cân
bằng. Tr ạng thái cân bằng hóa học có các đặc điểm:
Tr ạng thái cân bằng hóa học bất biến theo thời gian. Có thể đi tới trạng thái cân bằng hóa học từ hai chiều ngược nhau.
Cân bằng hóa học là cân bằng động, tức khi đạt tới trạng thái cân bằng, hai
phản ứng thuận và nghịch vẫn tiếp tục xảy ra vớ i vận tốc bằng nhau.
Đại lượng đặc trưng cho trạng thái cân bằng của một phản ứng thuận nghịch là
hằng số cân bằng K.
2.4.6.2 Hằng số cân bằng
Giá tr ị của hằng số cân bằng trước hết phụ thuộc vào bản chất các chất phản ứng
và nhiệt độ.
Nếu hằng số cân bằng áp suất riêng của phản ứng thuận nghịch (K p) > 1 thì chiều
thuận chiếm ưu thế hơn chiều nghịch, K p càng lớn chiều thuận càng chiếm nhiều ưu
thế. Ngược lại, K p < 1 thì chiều nghịch ưu thế hơn chiều thuận.
Ngoài hằng số cân bằng áp suất riêng, còn sử dụng hằng số cân bằng cân bằng
nồng độ mol (K c), lượng chất biểu thị dưới dạng nồng độ mol.
2.4.6.3 Sự chuyển dịch cân bằng phản ứng. Định luật dời đổi mứ c cân bằng
Le Châtelier
S ự chuyển dịch cân bằng
Khi một hệ phản ứng đang ở trạng thái cân bằng thì áp suất riêng (hay nồng độ)
của các chất là không đổi. Dưới tác động từ bên ngoài (thay đổi nhiệt độ, áp suất,…),
cân bằng sẽ bị phá vỡ để rồi sau đó đạt tới trạng thái cân bằng mới ứng với giá trị mớicủa áp suất riêng (hay nồng độ), như vậy cân bằng đã chuyển dịch. Nếu kết quả của sự
chuyển dịch làm tăng áp suất riêng (hay tăng nồng độ) của sản phẩm, th ì cân bằng
chuyển dịch theo chiều thuận; trường hợp ngược lại, cân bằng chuyển dịch theo chiều
trên cùng một trục. Còn phân tử nước thứ năm, bằng liên k ết hydro liên k ết với một
phân tử nước của mặt phẳng và với một nhóm SO42-.
[23]
Hình 3.4: Cấu trúc tinh thể
đồng (II) sulfat pentahydrat
Đồng (II) sulfat pentahydrat tan trong nước (320 g/L (20C), 618 g/L (60C),
1140 g/L (100C)); tan trong metanol (10,4 g/L (18C)); không tan trong etanol. Khiđun nóng, đồng (II) sulfat pentahydrat mất nước dần và đến 200C biến thành muối
khan đồng sulfat (CuSO4), tại 650C bị phân hủy thành đồng (II) oxid.[23]
CuSO4.5H2O CuSO4.3H2O CuSO4.H2O CuSO4
CuSO4.5H2O CuO
Đồng (II) sulfat pentahydrat được điều chế bằng cách hòa tan đồng (II) oxid,
hydroxid hay muối carbonat trong dung dịch acid sulfuric.[23]
Đồng (II) sulfat pentahydrat được dùng vào việc tinh chế đồng kim loại bằng
phương pháp điện phân, dùng làm thuốc trừ sâu trong công nghiệp và dùng để điều chế
nhiều hợp chất của đồng.[23]
Đồng (II) sulfat pentahydrat là một chất kích thích. Gây ngứa da nếu tiếp xúc; mắt
tiếp xúc với đồng (II) sulfat pentahydrat có thể gây ra viêm k ết mạc, viêm màng mí
mắt, viêm loét và làm đục giác mạc; gây ngộ độc nếu nuốt phải (1 – 12 gam).[23]
Đồng (II) sulfat pentahydrat bán trên thị trường có dạng là các tinh thể nhỏ, để có
được dạng khối lớn ta phải hòa tan chúng vào nước rồi kết tinh lại. Thông thường, quá
trình k ết tinh lại được dùng để loại bỏ tạp chất có trong hợp chất r ắn ban đầu. Ở đây,
k ết tinh lại để tạo ra các pha lê đồng (II) sulfat pentahydrat dạng khối lớn, tuy nhiên
Na2CO3.H2O), 34C (natri carbonat decahydrat, Na2CO3.10H2O). Sôi ở 1600C
(khan). Tan hoàn toàn trong nước, không tan trong rượ u. Được sản xuất với số lượng
lớn từ muối ăn (NaCl) và đá vôi (CaCO3) theo phương pháp solvay. Natri carbonat
được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: sản xuất thủy tinh, chất làm mềm nước, phẩm
nhuộm, làm chất phụ gia trong thực phẩm.[41]
Natri carbonat là muối của acid yếu và base mạnh, trong dung dịch nó bị thủy
phân tạo dung dịch có tính base. Khi gặp acid acetic loãng sẽ phát sinh phản ứng tạo ra
khí carbonic (CO2). Bọt khí carbonic bám vào các viên long não, tựa như những “cái
phao” bám vào viên long não, làm cho viên long não được nâng lên. Khi các viên long
não nổi lên mặt nước, chất khí trong bọt khí khuếch tán vào không khí, viên long não
mất “phao” đỡ nên lại chìm xuống. Các bọt khí tiếp tục bám vào viên long não làm các
viên long não nổi lên r ồi lại chìm xuống. Do các viên long não có cấu tạo xốp nên các bọt khí dễ bám vào và cũng dễ vỡ để phân tán vào không khí. Quá trình cứ lặp đi lặp
lại. Phương tr ình phản ứng:
2CH3COOH + Na2CO3 2CH3COONa + CO2 + H2O
Trong thí nghiệm nên cho natri carbonat vào sau cùng, nếu cho vào trước natri
carbonat sẽ phản ứng với acid acetic làm giảm lượng khí carbonic sinh ra, lượng khí
còn lại bám vào viên long não sẽ ít, làm thí nghiệm kém hấp dẫn.
Nên chọn các viên long não với nhiều màu sắc khác nhau để thí nghiệm thêm thú
vị. Có thể thay acid acetic loãng bằng giấm ăn và natri carbonat bằng natri bicarbonat
(NaHCO3).
Hoặc có thể sử dụng acid clorhydric (HCl) đậm đặc (phản ứng sẽ xảy ra nhanh
hơn so với acid clorhydric loãng) cho phản ứng với calcium carbonat (CaCO3) cũng
cho hiện tượng tương tự. Phương tr ình phản ứng.
2HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O
Đây là thí nghiệm vui nên chọn các hóa chất dễ tìm, r ẻ tiền và ít độc hại để sử
tỏa nhiệt. Nóng chảy ở 10C, đó là lý do tại sao acid sulfuric thườ ng tồn tại ở dạng
lỏng. Sôi ở 338C. Acid sulfuric là một chất ăn mòn mạnh.[43]
Trong tự nhiên, acid sulfuric được tạo thành bởi quá tr ình oxi hóa quặng pyrit
(pyrit sắt). Trong công nghiệp, acid sulfuric được sản xuất từ lưu huỳnh, oxi và nước
theo công nghệ tiếp xúc. Mặc dù có thể sản xuất acid sulfuric 100%, nhưng nó sẽ mấtSO3 ở điểm sôi để tạo ra acid 98,3%. Vì vậy mà chỉ có acid sulfuric 98,3% chứ không
có acid sulfuric 100%.[42]
Acid sulfuric được sử dụng rộng r ãi trong nhiều lĩnh vực như phẩm nhuộm, luyện
kim, chất dẻo, chất tẩy rửa, giấy sợi, phân bón, thuốc trừ sâu, acquy, dầu mỏ…[42]
Do ái lực của acid sulfuric đậm đặc đối với nước rất mạnh, nên nó đã chiếm các
nguyên tử hydro và oxi từ các hợp chất chứa chúng. Vì vậy mà acid sulfuric r ất háo
nước nên đã lấy nước của các phân tử đường saccarose (sucrose) và chuyển đường
thành than. Một phần than tạo thành đã phản ứng với acid sulfuric đậm đặc sinh ra khí
lưu huỳnh dioxid (SO2) và khí carbonic (CO2). Các bọt khí này thoát ra từ trong lòng
chất rắn, vì vậy làm cho khối chất rắn trở nên xốp dẫn đến tăng thể tích. Và bị đẩy giật
lên trông giống như một “cột than đen”. Phương tr ình phản ứng như sau:
C12H22O11 12C + 11H2O
C + 2H2SO4đ CO2 + 2SO2 + 2H2O
Trong thí nghiệm nên đặt becher chứa đường trong một becher khác nhằm tránh
Trong nước cốt chanh có chứa acid citric (HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-
COOH), đây là một loại acid hữu cơ có tính acid yếu. Khi cung cấp nhiệt cho giấy,
nước trong dung dịch nước cốt chanh khi vẽ lên giấy bị bốc hơi acid trở nên đậm đặc
sẽ lấy nước của giấy lọc, mặt khác tính acid của acid citric yếu n ên không làm giấy bịthan hóa như acid sulfuric. Do đó nét chữ hiện ra chỉ là màu nâu nhạt chứ không phải
là màu đen.
Nếu không có nước cốt chanh ta có thể thay bằng nước cốt cam, giấm trắng hay
acid acetic loãng. Cách làm và tính chất tương tự như chanh.
3.8.3.3 Làm mực vô h ình từ natri carbonat (soda)
Đong khoảng 5 mL nướ c cất cho vào becher 50 mL, cho natri carbonat (Na2CO3)
hòa tan vào trong nước cho đến khi được dung dịch bão hòa. Dùng bút lông đã hết
mực chấm dung dịch natri carbonat bão hòa r ồi viết lên hai tờ giấy lọc chữ “Vô cơ”.
Để nét chữ khô. Có hai cách để làm hiện nét chữ.
1. Hơ tờ giấy tr ên bếp điện. Vài giây sau nét chữ màu nâu nhạt dần hiện ra.
Chú ý không gia nhiệt nhiều làm cháy tờ giấy.
Hình 3.33: Chữ hiện ra có màu nâu nhạt
2. Dùng bình phun, phun dung dịch phenol ptalein lên tờ giấy, ngay lập tức xuất
Hình 3.34: Chữ chuyển sang màu hồng khi gặp phenolptalein
Giải thích
Natri carbonat là muối của base mạnh (NaOH) và acid yếu (CH3COOH), do đó
nó bị thủy phân, dung dịch có tính base. Khi gia nhiệt, dung dịch natri carbonat viết
lên giấy bị mất nước, nó sẽ lấy nước của chất cellulose có trong giấy làm giấy chuyển
sang màu nâu nhạt.
Mặt khác do có tính base, khi gặp phenol ptalein, natri carbonat sẽ chuyển sang
màu hồng.
Ngoài ra, có thể dùng cobalt clorur (cobalt chloride, CoCl2) để làm mực bí mật.Hòa tan muối cobalt (cobalt clorur - CoCl2) vào nước cất, dung dịch có màu hồng.
Dùng cọ viết lên giấy có màu hồng (pơluyza), sẽ không nhìn thấy chữ. Đợi giấy khô.
Đem hơ trên bếp điện. Dung dịch muối cobalt clorur bị mất nước, chuyển sang dạng
khan có màu xanh. Do đó, hiện ra nét chữ có màu xanh.
3.9 Núi lửa hóa học
Khi núi lửa hoạt động thì dung nham phun trào, lửa và khói bụi bốc ra đồng thời
có những tiếng nổ vang. Đối với núi lửa được làm bằng hóa học, không thể nào tạo ra
vừa có dung nham vừa có lửa và khói vừa có tiếng nổ. Do đó chỉ có thể tạo ra núi lửa
hoặc có dung nham phun tr ào và bốc khói hoặc có lửa và khói bụi bốc lên hoặc có
những tiếng nổ. Sau đây là hai phương pháp làm núi lửa với dung nham phun tr ào và
Khi mảnh gỗ cháy làm phát sinh năng lượng dưới dạng nhiệt. Amonium dicromat
được cung cấp năng lượng bị phân hủy tạo thành crom (III) oxid (Cr 2O3), khí nitơ (N2)
và hơi nước. Lúc đầu amonium dicromat bị phân hủy từ từ xung quanh mảnh gỗ, quan
sát thấy có sự tạo thành crom (III) oxid màu xanh đen giống màu trà khô. Vài giây sau
phản ứng xảy ra mãnh liệt, sinh ra các tia lửa, crom (III) oxid được tạo thành với dungtích lớn (do mật độ của các hạt crom oxid xốp) giống như “tro” của núi lửa. Trong
phản ứng, “khói” có được là do khí nitơ được giải phóng. K hí nitơ và hơi nước sinh ra
đẩy các hạt crom (III) oxid bắn vào không khí, k ết hợp với các tia lửa, ta có được một
ngọn núi lửa đang hoạt động. Phương tr ình phản ứng.
(NH4)2Cr 2O7 Cr 2O3 + N2 + H2O (H = - 429,1 kcal)
Cần phải ngâm mảnh gỗ trong etanol và đặt mảnh gỗ ở đỉnh của đống amoniumdicromat để mảnh gỗ dễ cháy và khi đó nhiệt tỏa ra xung quanh, amonium dicromat
xung quanh đó nhận được năng lượng sẽ phân hủy và từ từ lan ra, đồng thời các crom
(III) oxid tạo thành bị đẩy ra bên ngoài, dần dần tạo nên hình dạng giống như một
ngọn núi lửa.
Khi lượng amonium dicromat đã phân hủy hết, khí nitơ và hơi nước không còn
thoát ra, lượng crom (III) oxid tạo thành đã bị đẩy ra bên ngoài hết nên đã để lại một lỗ
r ỗng ở giữa đống crom (III) oxid mới tạo thành. Có thể thay mảnh gỗ bằng miếng giấyđã được cuộn tr òn.