有趣的离子“赛跑”
来源:互联网发布时间:2009-06-02
用品:小烧杯、玻棒、酒精灯、石棉网、三脚架、天平、大试管、量筒。
琼脂(俗称洋菜)、酚酞、5%氢氧化钠溶液、蒸馏水、10%亚铁氰化钾溶液、1摩/升氯化铁溶液。
原理:氯化铁水解,溶液显酸性。在氯化铁溶液中主要存在Fe3+和H+两种阳离子,这两种阳离子在琼脂内的扩散速度不同。尽管氢离子的浓度比较小,但它的扩散速度却大大超过Fe3+离子。因此胶柱的上端为蓝色层,即产生的是普鲁士蓝沉淀。
4Fe3++3[Fe(CN)0]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓蓝色段的底线是Fe3+移动到达的位置,它说明Fe3+在竞赛中是倒数第一名。中段白色层,由于H+离子扩散速度比Fe3+离子快,H+与OH-结合生成水分子,琼脂中溶液失去碱性,酚酞恢复无色。最下段是由于H+离子还没有扩散到,仍然呈粉红色。
操作:在一只小烧杯中加入50毫升蒸馏水,煮沸。一边搅动一边加入15克琼脂。待琼脂完全溶解后停止加热、趁热加入10%的亚铁氰化钾溶液2毫升、6~8滴酚酞指示剂,搅动均匀。酚酞呈淡红色(因亚铁氰化钾水解,溶液呈弱碱性),把琼脂也染成淡红色。如琼脂溶液中红色不明显,再滴加1滴5%的氢氧化钠溶液,搅匀。将琼脂溶液趁热倒入一大试管中,让其冷却(或者放在冷水中冷却),琼脂很快在试管中凝成淡红色胶冻。这就是离子赛跑的“跑道”。
这时在大试管的胶冻上面小心加入1摩/升氯化铁溶液10毫升,千万不要搅动。用厚纸将试管口包扎好,静置。4~5小时后,试管内琼脂形成了一个三色柱,显示出赛跑的结果:最上一段红色琼脂变成蓝色,中段琼脂变成白色,下段琼脂仍是粉红色。如图15-11所示。一星期以后,可以观察到最下段琼脂的粉红色完全消失。
其它实验方法:用含有相同浓度Cu2+、Ni2+、Cu(NH3)42+的水溶液分别倾在各个琼脂柱上,静置几天后,可观察比较这些有色离子在琼脂柱中扩散速度的差异。