Chemistry Lecture Demonstration Facility – Demos

Descriere succintă:

Adăugarea unei cantități mici de glicerină la o grămadă de oxid de fier (III), pulbere de aluminiu și permanganat de potasiu produce o flacără, scântei și fier topit.

Scop/scop:

Ilustrează conceptul de reacții exotermice, metalurgia fierului și energia de activare.

Explicarea experimentului:

Reacția dintre oxidul de fier (III) și aluminiu poate fi reprezentată prin ecuația:

Fe2O3 (s) + 2 Al (s) → Al2O3 (s) + 2 Fe (s)

Această reacție face parte dintr-o clasă de reacții cunoscute sub numele de procedeu „termită”, care a fost utilizat industrial pentru sudură, prepararea metalelor din oxizii lor și producerea de dispozitive incendiare. Procesul este inițiat de căldură, dar apoi devine autosuficient.

Reacția termită este inițiată de căldura degajată de amestecul de permanganat de potasiu și glicerină. Utilizarea aprinderii panglicii de magneziu pentru inițierea reacției dorite nu este la fel de fiabilă ca cea dată.

Prepararea materialelor:

• 50 – 55 g pulbere de oxid de fier (III), Fe2O3
• 15 g pulbere de aluminiu
• 20 – 25 g permanganat de potasiu, KMnO4
• 5 – 6 ml glicerină (glicerol), C3H5(OH)3
• Scopulă
• 2 ghivece de teracotă pentru flori, cca. 2 ½ in. diametru interior în partea de sus, cu o gaură de 1 cm în partea de jos
• Hârtie de filtru sau prosop de hârtie care să se potrivească pe fundul unui ghiveci
• Inel de fier cu diametrul interior de 6 – 7 cm
• Suport de inel de 1 m
• Cărămidă de ciment – rezistentă la căldură – cca. 1 m x 1 m
• Găleată mare de metal umplută cu nisip uscat
• Schema de protecție transparentă
• Beaker de 10 ml
• Tijă
• Mănuși de protecție termică

Această demonstrație trebuie efectuată numai într-o încăpere mare și bine ventilată sau în aer liber. Reacția produce o cantitate mare de fum. Scânteile pot fi aruncate la 2 m pe verticală și la 5 m pe orizontală. Păstrați materialele inflamabile departe de zona experimentală. Așezați o bucată de prosop de hârtie sau de hârtie de filtru peste deschiderea inferioară a unui vas de lut și așezați acel vas în interiorul celuilalt vas de lut. Se amestecă intim oxidul de fier (III) și pulberea de aluminiu. Puneți amestecul în vas. Formați o mică adâncitură în formă de con în centrul amestecului ca. 2 cm adâncime și 1 – 2 cm lățime. Se umple această adâncitură cu 20 – 25 g de cristale de permanganat de potasiu. Formați o altă adâncitură mică în formă de con în cristalele de KmnO4.

Puneți vasele de lut în interiorul unui inel metalic prins în vârful unui stativ inelar. Așezați suportul inelar în mijlocul plăcii de ciment termorezistent. Pentru a prinde fierul topit, plasați o baie de nisip la aproximativ 1 m sub vasul de reacție. Folosiți scutul de protecție pentru a vă proteja de scântei.

Prezentare:

Puneți 5 – 6 ml de glicerină într-un pahar mic. Turnați rapid glicerina pe depresiunea din cristalele de KMnO4. Faceți imediat un pas înapoi. Aprinderea amestecului se realizează în aproximativ 15 secunde. Se produc flăcări, scântei zburătoare, fum și praf. Fierul topit se scurge prin gaura din vas în baia de nisip. Când reacția s-a terminat, folosiți cleștele pentru a ridica fierul alb și fierbinte. Lăsați fierul să se răcească înainte de a-l atinge.

Pericole:

Această demonstrație produce căldură intensă și metal topit. Un stingător de incendiu trebuie să fie disponibil în orice moment. Nu trebuie să se folosească apă pentru a stinge reacția, deoarece adăugarea de apă la fierul fierbinte produce hidrogen gazos potențial exploziv. Deoarece incendiile rezultate în urma reacțiilor termitice pot fi dificil de controlat, substanțele chimice nu trebuie utilizate în cantități mai mari decât cele sugerate. Trebuie folosit un scut de siguranță pentru a vă proteja de scântei. Trebuie avut grijă să se evite expunerea la fier topit. Trebuie purtate mănuși de protecție împotriva căldurii, iar produsele fierbinți trebuie manipulate numai cu cleștele. Manipulați KMnO4 cu mare atenție, deoarece se pot produce explozii dacă este pus în contact cu substanțe organice sau alte substanțe ușor oxidabile, fie în soluție, fie în stare uscată. Din cauza fumului și a prafului degajat, demonstrația trebuie efectuată într-o încăpere bine ventilată, la sfârșitul prelegerii.

Eliminare:

Lăsați solidele produse să se răcească la temperatura camerei. Toate solidele pot fi răzuite într-un container de deșeuri. Ghiveciul interior se fisurează invariabil și nu trebuie refolosit.

Video:

Concept general:

• Termodinamică

Tipul de reacție:

• Exotermică

.