В этой статье решим следующую задачу:
Путешествие по пероксидным морям:
Самодвижущиеся пловцы- это один из объектов, с которыми любят играть учёные-химики. Пловцы- твёрдые объекты, способные к реактивному движению за счёт катализируемых реакций. Например, поместим в перекись водорода микрошарики, наполовину покрытые платиной. Пузырьки воздуха толкают шарики и они движутся.
Но платина- дорогой и дефицитный катализатор. Поэтому нужно в условиях школьной лабораторной создать небольших пловцов, развивающих наибольшую скорость в H2O2.
Какие характеристики пловцов влияют на их скорость?Как вы определяли скорость пловцов в процессе эксперимента?
Решение:
Определим, что такое катализатор в химии: Катализа́тор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не расходующееся в процессе реакции.Примером катализатора является платина Pt,
применяющаяся во многих органических реакциях.
Запишем уравнения химических реакций. возникающих в ходе эксперимента:
2KMnO4+3H2O2 = 2KOH + 2H2O+
2MnO2+ 3O2 (реакция перекиси водорода с перманганатом калия)
Разложение перекиси водорода в присутствии катализатора:
2H2O2 = 2H2O + O2
4Fe+3O2= 2Fe2O3 (прокаливание железа на спиртовке)
Оборудование и реактивы для эксперимента:
1) Штатив
2) Пинцет
3) Линейка
4) Пробирка
5) Пластилин
6) Резиновые перчатки
7) Спиртовая горелка
8) Секундомер
Реактивы:
1.Перекись водорода аптечная 3%-й раствор
2.Перманганат калия( марганцовка)
3.Железо
4.Ржавчина
5.Уголь активированный аптечный
6.Кровь
7.Картофель
Ход эксперимента:
Сначала получаем диоксид марганца MnO2:
Для этого добавляем к перманганату калия пероксид водорода. Полученный чёрный осадок отделяем от раствора щёлочи и сушим.
Затем получаем оксид железа прокаливанием железа на спиртовой горелке.
Полученные крупинки твёрдых веществ наматываем на пластилин, придав ему округлую форму.
Пловцы готовы. Теперь наливаем в пробирку перекись водорода, опускаем туда пловцов.
Изначально пловцы падают на дно, но затем на их поверхности появляются пузырьки кислорода,
которые через некоторое время тянут пловца вверх и тот всплывает.
Замеряем секундомеров время до всплытия и время, за которое пловец преодолевает высоту.
Затем меняем перекись и продолжаем эксперимент с новым пловцом.
Результаты эксперимента заносим в таблицу и считаем среднюю скорость:
Вывод: Скорость ,,пловцов" зависит от активности катализатора, площади поверхности границы раздела фаз (т. к. катализ в данном случае гетерогенный), плотности пловца и других факторов.
Видео можно посмотреть по ссылке https://youtu.be/jRNSHEhwkyg?si=7NfJecqkI6LkbEUK
Литература:
1) Ученые из МГУ создали самодвижущихся «нанопловцов» - Индикатор (indicator.ru)
2) Разложение пероксида водорода - Знаешь как (znaesh-kak.com)
3) §9.6 Катализ. (nsu.ru)
4) Учебник химии 11 класс, Габриелян О. С.
Автор: Maximka200
