Глицерин с перманганатом калия уравнение

Расчетные задачи в органической химии

Окисление глицерина перманганатом калия

Задача 48.
Напишите три уравнения реакций окисления многоатомных спиртов на примере глицерина перманганатом калия.
Решение:
1. Окисление глицерина перманганатом калия
Процесс окисления многоатомных спиртов происходит ступенчато. При жестком окислении глицерина перманганатом в присутствии ионов Н+ (концентрированная серная кислота при нагревании) возможно окисление первичных спиртовых групп до карбоксильных (-СООН), а вторичных — до кетонных (=О):

Реакция протекает через несколько стадий и при этом образуется конечное вещество: СООНС(О)СООН — 2-оксопропандиовая кислота (диоксипропандиовая кислота)) или 2-оксомалоновая кислота (диоксималоновая кислота) , а также
2-оксометандикарбоновая кислота.

Водный раствор диоксипропандиовой кислоты называется мезоксалевой кислотой:

2. Реакция Карла Шееле
При смешивании глицерина с кристаллическим перманганатом калия (марганцовкой) происодит бурная реакция ( яркая вспышка смеси). Взаимодействие сопровождается выделением большого количества теплоты и газов (углекислый газ СО₂ и пары воды Н₂О), которые увлекают за собой горячие твердые частицы диоксида марганца МnО₂ и карбоната калия К₂CO₃:

3. Глицерин при взаимодействии с перманганатом калия КMnО4 в присутствии H2SO4 возможно окисление по реакции:

Получение 1,2-дийодперфторбутана

Задача 49.
Рассчитайте загрузку иода на первую стадию процесса, при условии, что расчет надо вести на C4F8J2. Заполнение реактора 80% при максимальной температуре процесса 230°С. Реактор V = 2л.
Решение:
I₂ ⇔ 2I•
CF₂=CF₂ + I• ⇔ CF₂I– CF₂•
CF₂I– CF₂• + I• ⇔ CF₂I– CF₂I

Процесс начинается с термодиссоциации иода с образованием атомарного иода, который вступает в реакцию с тетрафторэтилена (ТФЭ) с образованием тетрафторэтилиодидного радикала, который стабилизируется за счет присоединения атома иода с образованием 1,2-дииодперфторэтана (ДИЭ).

Процесс образования 1,2-дийодперфторбутана из дийодперфторэтана и тетрафторэтилена (ТФЭ) может быть описан следующими уравнениями:

Из уравнений реакций вытекает, что на образование 1 моль C₄F₈J₂ затрачивается 1 моль I₂, т.е n(I₂) = n(C₄F₈J₂).

n(C₄F₈J₂) = V(C₄F₈J₂)/Vm = [V(сосуда) . 0,8]/Vm = (2 . O,8)/22,4 = 0,0714 моль.

m(I₂) = n(I₂) . M(I₂) = 0,0714 . 253,8089 = 18,12 г.

Нахождение состава смеси метана и этана

Задача 50.
При сжигании 20 л смеси метана и этана добыто 25 л карбон (IV) оксида. Найти состав смеси в обьемных частях.
Решение:
Уравнения реакции горения веществ будут иметь вид:
1) CH₄ + O₂ = CO₂ + 2H₂O
2) C₂H₆ + 3,5O₂ = 2CO₂ + 3H₂O

Из уравнений горения газов вытекает, что при сгорании 1 моль метана образуется 1 моль углекислого газа, а при сгорании этана — 2 моль.

Примем объм метана и этана в газовой смеси за «х» и «у» соответственно, а объёмы СО₂ — Х и 2Y.

Для вычисления состава смеси метана и этана в обьемных частях составим уравнение с двуья паременными, плоучим:

Решим систему линейных уравнений методом подстановки:

Выразим из первого уравнения х + у = 20 данной системы «y» через «x«, получим:

Подставив во второе уравнение х + 2у = 25 данной системы вместо «y» выражение (20 — х), получим систему:

Полученные системы равносильны. В последней системе второе уравнение содержит только одну переменную. Решим это уравнение, получим:

Тогда «у» = 20 — «х» = 20 — 15 = 5.

Хамелеон

Всего две капли глицерина — и марганцовка меняет свой цвет!

Реагенты

Безопасность

Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.

Проводите эксперимент на подносе.

• Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
• Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
• Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 10 лет.
• Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
• Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
• Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
• Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.

• В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае проглатывания реагентов промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
• В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
• В случае травм всегда обращайтесь к врачу.

• Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
• Данный набор опытов предназначен только для детей 10 лет и старше.
• Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
• Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

В пластиковую пробирку аккуратно высыпьте всё содержимое баночки с KMnO₄ (200 мг смеси сульфата натрия Na₂SO₄ с KMnO₄, 1% содержание по массе).

Вылейте в пробирку содержимое баночки с насыщенным раствором гидроксида кальция Ca(OH)₂ (5 мл).

Плотно закройте пробирку крышкой и перемешайте. Убедитесь, что вы получили прозрачный раствор.

Добавьте к получившемуся фиолетовому раствору 2 капли 10%-го водного раствора глицерина.

Плотно закройте пробирку и встряхните её.

Внимательно следите за раствором в пробирке! Наблюдайте изменение цвета хамелеона.

Ожидаемый результат

Две капли глицерина превращают фиолетовый раствор перманганата калия KMnO₄ сначала в зелёный, а затем — в оранжевый.

Утилизация

Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором. Слейте растворы в раковину, промойте избытком воды.

Что произошло

Почему марганцовка меняет цвет?

Марганцовкой называют раствор перманганата калия KMnO₄. Он имеет насыщенный фиолетовый цвет. Однако после добавления глицерина в этот раствор мы наблюдаем достаточно быстрое изменение окраски: пробирка превращается в хамелеона. Что же происходит? В воде KMnO₄ распадается на две заряженные частицы:

Именно MnO₄ — отвечает за фиолетовое окрашивание раствора. Частица MnO₄ — взаимодействует с глицерином. Сначала получается зелёный MnO₄ 2- :

а затем бурый MnO₂:

Дополнение

Атом марганца Mn в KMnO₄ имеет внушительный положительный заряд (+7). Mn +7 – это сильный окислитель, а значит, он очень хочет заполучить в своё владение электроны (e — ). Обычно Mn +7 забирает себе сразу несколько электронов – так сильно он хочет ими «полакомиться». Однако условия нашей реакции подобраны так, чтобы «голодный» марганец не торопился и насыщался электронами постепенно. А глицерин выступает в роли заботливой домохозяйки, подающей марганцу электроны порция за порцией:

Фиолетовый перманганат MnO₄ — (заряд марганца +7, Mn 7+ ) получает электрон и становится зелёным манганатом MnO₄ 2- (заряд марганца +6, Mn 6+ ). Глицерин «кормит» его двумя электронами, и манганат превращается в бурый диоксид марганца MnO₂ (Mn 4+ ). Диоксид марганца мог бы взять ещё два электрона и превратиться в бесцветный Mn 2+ . Однако в условиях нашей реакции MnO₂ выпадает в осадок, и этого не происходит.

Реакции, в которых вещества обмениваются электронами, называются окислительно-восстановительными. Жадные до электронов атомы называются окислителями, а те из атомов, которые отдают свои электроны («кормят» окислителей), – восстановителями. В нашем случае марганец – это окислитель, а глицерин – восстановитель.

Кстати, заряды у атомов, (например: +1 у K + , +7 у Mn +7 или -1 у Cl — ) химики называют степенями окисления. Подробнее о них вы можете прочитать в описании эксперимента «Исчезающий йод».

Почему раствор поначалу синеет?

Если внимательно следить за хамелеоном, вы заметите, что через несколько секунд после добавления глицерина в раствор он приобретёт синюю окраску. Синий цвет образуется при смешении фиолетового (от перманганата MnO₄ — ) и зелёного (от манганата MnO₄ 2- ) растворов. Однако он достаточно быстро зеленеет – в растворе становится всё меньше MnO₄ — и больше MnO₄ 2- .

Дополнение

Учёным удалось обнаружить, в какой форме марганец способен окрашивать раствор в синий цвет. Это происходит, когда он образует гипоманганат-ион MnO₄ 3- . Здесь марганец находится в степени окисления +5 (Mn +5 ). Однако MnO₄ 3- очень неустойчив, и для его получения необходимы особые условия, поэтому в нашем опыте его увидеть не получится.

Что происходит с глицерином в нашем опыте?

Глицерин взаимодействует с перманганатом калия, отдавая ему свои электроны. Глицерин взят в нашей реакции в большом избытке (его примерно в 10 раз больше, чем перманганата калия KMnO₄). Сам глицерин в условиях нашей реакции превращается глицериновый альдегид, а затем − в глицериновую кислоту.

Дополнение

Как мы уже выяснили, глицерин C₃H₅(OH)₃ окисляется перманганатом калия. Глицерин – это весьма сложная органическая молекула, поэтому и реакции с его участием зачастую непросты. Окисление глицерина – сложная реакция, в ходе которой образуется много различных веществ. Многие из них существуют совсем недолго и превращаются в другие, а некоторые можно найти в растворе и после окончания реакции. Такая ситуация характерна для всей органической химии в целом. Обычно те вещества, которых по итогам химической реакции получается больше всего, называют основными продуктами, а остальные – побочными.

В нашем случае основной продукт окисления глицерина перманганатом калия – это глицериновая кислота.

Для чего мы добавляем гидроксид кальция Ca(OH)₂ в раствор KMnO₄?

В водном растворе гидроксид кальция Ca(OH)₂ распадается на три заряженные частицы (ионы):

В транспорте, магазине, кафе или в школьном классе – везде нас окружают разные люди. И ведём мы себя в таких местах по-разному. Даже если делаем одно и то же дело – например, читаем книгу. В окружении разных людей мы делаем это немного по-разному: где-то медленнее, где-то быстрее, иногда запоминаем прочитанное хорошо, а другой раз не можем вспомнить и строчки уже на следующий день. Так и перманганат калия в окружении ионов OH — ведёт себя по-особенному. У глицерина он забирает электроны «нежнее», никуда не торопясь. Именно поэтому мы можем наблюдать изменение окраски хамелеона.

Дополнение

А что произойдёт, если не добавлять раствор Ca(OH)₂?

Когда в растворе присутствует избыток ионов OH — , такой раствор называют щелочным (или говорят, что он имеет щелочную реакцию). Если же, наоборот, в растворе есть избыток ионов H + , такой раствор называют кислым. Почему «наоборот»? Потому что вместе ионы OH — и H + образуют молекулу воды H₂O. А вот если ионы H + и OH — присутствуют поровну (то есть мы имеем фактически воду), раствор называют нейтральным.

В кислом растворе активный окислитель KMnO₄ становится крайне невоспитанным, даже грубым. Он очень быстро отнимает электроны у глицерина (целых 5 за раз!), и марганец превращается из Mn^+7 (в перманганате MnO₄ — ) в Mn 2+ :

MnO₄ — + 5e — → Mn 2+

Последний (Mn 2+ ) не придаёт воде никакой окраски. Поэтому в кислом растворе марганцовка очень быстро обесцветится, и хамелеон не получится.

Похожая ситуация произойдёт и в случае нейтрального раствора перманганата калия. Только мы «потеряем» не все цвета хамелеона, как в кислом растворе, а только два – зелёный манганат MnO₄ 2- получаться не будет, а значит, синее окрашивание тоже исчезнет.

Можно ли сделать хамелеона, используя что-нибудь, кроме KMnO₄?

Можно! Хамелеон из хрома (Cr) будет иметь следующую окраску:

оранжевый (бихромат Cr₂O₇ 2- ) → зелёный (Cr 3+ ) → голубой (Cr 2+ ).

Ещё один хамелеон – из ванадия (V):

жёлтый (VO 3+ ) → голубой (VO 2+ ) → зелёный (V 3+ ) → лиловый (V 2+ ).

Вот только заставить растворы соединений хрома или ванадия менять свой цвет так красиво, как это происходит в случае марганца (марганцовки), намного сложнее. Кроме того, придётся постоянно добавлять новые вещества в смесь. Поэтому настоящий хамелеон − такой, что будет менять свой цвет «самостоятельно», − получается только из марганцовки.

Дополнение

Марганец Mn, как и хром Cr и ванадий V, – это переходные металлы – большая группа химических элементов, обладающих целым набором интересных свойств. Одна из особенностей переходных металлов – яркая и разнообразная окраска соединений и их растворов.

Например, из растворов соединений переходных металлов легко получить химическую радугу:

Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан:

Красный (тиоционат железа (III) Fe(SCN)₃), железо Fe;

Оранжевый (бихромат Cr₂O₇ 2- ), хром Cr;

Жёлтый (VO 3+ ), ванадий V;

Зелёный (нитрат никеля, Ni(NO₃)₂), никель Ni;

Голубой (сульфат меди, CuSO₄), медь Cu;

Синий (тетрахлоркобальтат, [CoCl₄] 2- ), кобальт Co;

Фиолетовый (перманганат MnO₄ — ), марганец Mn.

Развитие эксперимента

Как изменить хамелеона дальше?

Это интересно

Можно ли обратить реакцию и снова получить фиолетовый раствор?

Некоторые химические реакции могут протекать как в одном направлении, так и в обратном. Такие реакции называют обратимыми и, по сравнению с общим числом химических реакций, их известно не так уж много. Можно обратить реакцию, создав особые условия (например, сильный нагрев реакционной смеси) или добавив какой-то новый реагент. Окисление глицерина перманганатом калия KMnO₄ не относится к реакциям такого типа. Более того, в рамках нашего эксперимента обратить эту реакцию невозможно. Поэтому заставить хамелеона менять свой цвет в обратном порядке у нас не получится.

Дополнение

Давайте разберёмся, существует ли способ обратить нашего хамелеона?

Сначала простой вопрос: может ли окисленный глицерин (глицериновая кислота) превратить диоксид марганца MnO₂ обратно в фиолетовую марганцовку KMnO₄? Нет, не может. Даже если мы будем ему сильно помогать (например, греть раствор). А всё потому, что KMnO₄ – сильный окислитель (с этим мы разобрались немного выше), в то время как глицериновая кислота обладает слабыми окислительными свойствами. Слабому окислителю невероятно трудно что-либо противопоставить сильному!

Можно ли превратить MnO₂ обратно в KMnO₄, используя другие реагенты? Да, можно. Вот только для этого вам придётся работать в настоящей химической лаборатории! Один из лабораторных способов получения KMnO₄ – это взаимодействие MnO₂ с хлором Cl₂ в присутствии избытка гидроксида калия KOH:

Дома такую реакцию не провести – это и сложно (понадобится специальное оборудование), и небезопасно. Да и сама она будет иметь мало общего с ярким и красивым хамелеоном из нашего опыта.

Химическая реакция марганцовка с глицерином помогает зажечь огонь без спичек

Скорее всего, многие из вас слышали о довольно эффектном взаимодействии марганцовки с глицерином. Опыт на самом деле несложный, но есть несколько тонкостей, о которых я хочу рассказать, так как марганцовка с глицерином — довольно капризная штука. А в конце статьи я покажу вам небольшое видео, так что — читайте до конца

Что нам понадобится для опыта:

• обычная аптечная марганцовка, как здесь
• обычный аптечный глицерин, как здесь
• пипетка
• кафельная плитка или любая другая термостойкая подставка

Насыпаем на термостойкую подставку немного марганцовки. Осторожно, не рассыпьте, ее потом очень сложно убрать и избавиться от малиновых разводов!

Кончиком ложки делаем небольшое углубление в горке марганцовки.

Пипеткой аккуратно капаем в нее 2-3 капли глицерина.

Ждем секунд 20-30.

Затем происходит бурная реакция марганцовки с глицерином — быстрая яркая вспышка. Настолько быстрая, что даже не успеваешь ее сфотографировать

Вот, в общем-то, и все. Теперь вы знаете, как зажечь огонь без спичек.

Если хотите сделать этот опыт эффектнее, можно предварительно положить на кафельную плитку кусочек тонкой бумаги, например, салфетки или туалетной бумаги. А уже поверх нее сыпать марганцовку. Тогда получится небольшой костер.

Только не забывайте о правилах техники безопасности и будьте осторожны с огнем!

А теперь хочу поделиться с вами песней, которая мне очень нравится — Александр Дольский «Сентябрь, дожди». У нас весь октябрь идут затяжные ливни, редко-редко проглядывает солнце, так что я часто вспоминаю эту песню. Может, кому-то она тоже понравится. Я не стала делать видео, просто наложила музыку на одну-единственную картинку, взятую из интернета. Если автор этого фото решит, что этой фотографии здесь не место, пусть напишет мне — я без возражений уберу ее. Это же касается и автора песни

Наталья Брянцева

KidsChemistry теперь есть и в социальных сетях. Присоединяйтесь прямо сейчас! В контакте , Одноклассники , Facebook