¡Solo dos gotas de glicerina y el permanganato de potasio cambia de color!
Complejidad:
Peligro:
Haz este experimento en casa.
¿Por qué la solución se vuelve azul al principio?
Si observas al camaleón de cerca, notarás que a los pocos segundos de agregar glicerina a la solución, se volverá azul. El color azul se forma mezclando soluciones violeta (de MnO 4 - permanganato) y verde (de MnO 4 2- manganato). Sin embargo, se vuelve verde con bastante rapidez: cada vez hay menos MnO 4 y más MnO 4 2 en la solución.
Suma
Los científicos pudieron descubrir en qué forma el manganeso es capaz de hacer que una solución se vuelva azul. Esto ocurre cuando se forma el ion hipomanganato MnO 4 3- . Aquí el manganeso se encuentra en el estado de oxidación +5 (Mn +5). Sin embargo, el MnO 4 3- es muy inestable y se requieren condiciones especiales para obtenerlo, por lo que no se puede observar en nuestra experiencia.
¿Qué le sucede a la glicerina en nuestro experimento?
El glicerol interactúa con el permanganato de potasio, dándole sus electrones. En nuestra reacción se tomó glicerol en gran exceso (aproximadamente 10 veces más que el permanganato de potasio KMnO4). En las condiciones de nuestra reacción, el glicerol se convierte en gliceraldehído y luego en ácido glicérico.
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Como ya hemos descubierto, el permanganato de potasio oxida el glicerol C 3 H 5 (OH) 3. El glicerol es una molécula orgánica muy compleja y, por lo tanto, las reacciones que la involucran suelen ser complejas. La oxidación del glicerol es una reacción compleja durante la cual se forman muchas sustancias diferentes. Muchos de ellos existen sólo por un corto tiempo y se transforman en otros, y algunos pueden encontrarse en solución incluso después de que se completa la reacción. Esta situación es típica de toda la química orgánica en su conjunto. Normalmente, aquellas sustancias que se producen más como resultado de una reacción química se denominan productos principales y el resto, subproductos.
En nuestro caso, el principal producto de la oxidación del glicerol con permanganato de potasio es el ácido glicérico.
¿Por qué agregamos hidróxido de calcio Ca(OH) 2 a la solución de KMnO 4?
En una solución acuosa, el hidróxido de calcio Ca(OH) 2 se descompone en tres partículas cargadas (iones):
Ca(OH) 2 → Ca 2+ (solución) + 2OH - .
En el transporte, en una tienda, en una cafetería o en el aula de un colegio, en todas partes estamos rodeados de gente diferente. Y nos comportamos de manera diferente en esos lugares. Incluso si hacemos lo mismo, por ejemplo, leer un libro. Rodeados de diferentes personas, lo hacemos de manera un poco diferente: en algún lugar más lento, en algún lugar más rápido, a veces recordamos bien lo que leímos y otras veces no podemos recordar ni una línea al día siguiente. Asimismo, el permanganato de potasio, rodeado de iones OH, se comporta de forma especial. Toma los electrones del glicerol “más suavemente”, sin precipitarse a ninguna parte. Es por esto que podemos observar un cambio en el color del camaleón.
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¿Qué sucede si no agrega una solución de Ca(OH)2?
Cuando hay un exceso de iones OH - en una solución, dicha solución se llama alcalina (o se dice que tiene una reacción alcalina). Si, por el contrario, hay un exceso de iones H+ en la solución, dicha solución se llama ácida. ¿Por qué "al contrario"? Porque juntos los iones OH - y H + forman la molécula de agua H 2 O. Pero si los iones H + y OH - están presentes por igual (es decir, en realidad tenemos agua), la solución se llama neutra.
En una solución ácida, el agente oxidante activo KMnO 4 se vuelve extremadamente indomable, incluso grosero. Muy rápidamente le quita electrones al glicerol (¡hasta 5 a la vez!), y el manganeso pasa de Mn^+7 (en permanganato MnO 4 -) a Mn 2+:
MnO 4 - + 5e - → Mn 2+
Este último (Mn 2+) no aporta color al agua. Por lo tanto, en una solución ácida, el permanganato de potasio se decolorará muy rápidamente y no se formará un camaleón.
Una situación similar ocurrirá en el caso de una solución neutra de permanganato de potasio. Solo que no "perderemos" todos los colores del camaleón, como en una solución ácida, sino solo dos: no se obtendrá manganato verde MnO 4 2, lo que significa que el color azul también desaparecerá.
¿Es posible hacer un camaleón usando algo que no sea KMnO 4?
¡Poder! Un camaleón de cromo (Cr) tendrá el siguiente color:
naranja (dicromato Cr 2 O 7 2-) → verde (Cr 3+) → azul (Cr 2+).
Otro camaleón - de vanadio (V):
amarillo (VO 3+) → azul (VO 2+) → verde (V 3+) → morado (V 2+).
Simplemente es mucho más difícil hacer que las soluciones de compuestos de cromo o vanadio cambien de color tan bellamente como ocurre en el caso del manganeso (permanganato de potasio). Además, tendrás que añadir constantemente nuevas sustancias a la mezcla. Por lo tanto, un verdadero camaleón, que cambiará de color "por sí solo", solo se puede obtener a partir de permanganato de potasio.
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El manganeso Mn, al igual que el cromo Cr y el vanadio V, son metales de transición, un gran grupo de elementos químicos que tienen toda una gama de propiedades interesantes. Una de las características de los metales de transición es el color brillante y variado de los compuestos y sus soluciones.
Por ejemplo, es fácil obtener un arco iris químico a partir de soluciones de compuestos de metales de transición:
Todo cazador quiere saber dónde se sienta el faisán:
Rojo (tiocianato de hierro (III) Fe (SCN) 3), hierro Fe;
Naranja (dicromato Cr 2 O 7 2-), cromo Cr;
Amarillo (VO 3+), vanadio V;
Verde (nitrato de níquel, Ni(NO 3) 2), níquel Ni;
Azul (sulfato de cobre, CuSO 4), cobre Cu;
Azul (tetraclorocobaltato, 2-), cobalto Co;
Violeta (permanganato MnO 4 -), manganeso Mn.
Desarrollo del experimento.
¿Cómo cambiar más el camaleón?
¿Es posible revertir la reacción y obtener nuevamente una solución violeta?
Algunas reacciones químicas pueden ocurrir en una dirección o en la dirección opuesta. Estas reacciones se denominan reversibles y, en comparación con el número total de reacciones químicas, no se conocen tantas. Puede revertir la reacción creando condiciones especiales (por ejemplo, un alto calentamiento de la mezcla de reacción) o agregando algún reactivo nuevo. La oxidación de glicerol con permanganato de potasio KMnO 4 no es una reacción de este tipo. Además, en el marco de nuestro experimento, es imposible revertir esta reacción. Por tanto, no podremos obligar al camaleón a cambiar de color en orden inverso.
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¿Veamos si hay alguna manera de convertir nuestro camaleón?
Primero, una pregunta simple: ¿puede el glicerol oxidado (ácido glicérico) convertir el dióxido de manganeso MnO 2 nuevamente en permanganato de potasio violeta KMnO 4? No, no puede. Aunque le ayudemos mucho (por ejemplo, calentar la solución). Y todo porque el KMnO 4 es un agente oxidante fuerte (lo comentamos un poco más arriba), mientras que el ácido glicérico tiene propiedades oxidantes débiles. ¡Es increíblemente difícil para un agente oxidante débil oponer algo a uno fuerte!
¿Es posible convertir MnO 2 nuevamente en KMnO 4 usando otros reactivos? Sí tu puedes. ¡Pero para ello tendrás que trabajar en un laboratorio químico real! Uno de los métodos de laboratorio para producir KMnO 4 es la interacción de MnO 2 con cloro Cl 2 en presencia de un exceso de hidróxido de potasio KOH:
2MnO 2 + 3Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4 H 2 O
No puede llevar a cabo tal reacción en casa; es difícil (necesitará equipo especial) e inseguro. Y ella misma tendrá poco en común con el brillante y hermoso camaleón de nuestra experiencia.
Volcán Scheele - versión clásica
El volcán Scheele es una de las experiencias más sencillas y espectaculares. Hace un par de décadas, cuando en cualquier farmacia se vendían permanganato de potasio ("permanganato de potasio") y glicerina, todos los escolares podían realizar este experimento, incluso aquellos que no estaban particularmente inclinados a realizar experimentos químicos. Hoy en día, cuando la química y la industria química están prácticamente prohibidas, conseguir permanganato de potasio es muy problemático, pero en este artículo no tocaremos estos aspectos escandalosos de nuestra realidad.
Así, el diseño experimental es extremadamente simple: se vierte una pila de permanganato de potasio (generalmente unos pocos gramos) sobre una superficie refractaria. Se hace una depresión en el tobogán: un "cráter de volcán" y se dejan caer en él unas gotas de glicerina. Después de algún tiempo (segundos, a veces minutos), comienza una “erupción volcánica”. Aparecen llamas amarillas, blancas y azules, saltan chispas en todas direcciones.
Por lo general, la realización del experimento no presenta dificultades, pero aún existen algunas peculiaridades. Cuando el autor decidió realizar este experimento por primera vez (ya no era un joven químico), se sintió decepcionado: la glicerina nunca quiso incendiarse. La glicerina parecía espesa, obviamente no contenía cantidades significativas de agua, pero el experimento no funcionó. Pregunté a mis compañeros: resulta que no tuvieron tales problemas. Tomé otra glicerina; el resultado no se hizo esperar: por el contacto con el permanganato, la glicerina se incendió rápidamente. Lo más probable es que la glicerina "mala" contuviera una mezcla de aceite (el líquido era grasoso al tacto).
Sin embargo, la razón más común por la que el experimento puede no funcionar (o funcionar, pero mal) es diferente: la glicerina debe ser anhidra o al menos contener menos agua.
Unos años después de los hechos descritos, decidimos repetir el experimento. La glicerina que llegó a mis manos era un poco “aguada”: claramente contenía mucha agua. El permanganato se tomó en forma de grandes cristales. Se produjo la ignición, pero la “erupción volcánica” tuvo que esperar varios minutos. Antes de que la mezcla se encendiera, el líquido hirvió, produciendo vapor blanco al evaporarse el agua y la glicerina.
Es muy fácil quitar el agua de la glicerina: es necesario calentarla con cuidado en un recipiente abierto. Primero, el líquido hierve y el agua se evapora. Cuando cesa la ebullición y comienza a formarse un espeso vapor blanco, el procedimiento está completo: casi toda el agua se ha evaporado. El contacto con una llama puede provocar que el vapor de glicerina se encienda. Si esto sucede, apague el fuego y tape la abertura del recipiente para evitar que el aire llegue a la glicerina (para este fin es adecuado un trozo de madera contrachapada, cartón o papel grueso).
¡Ni se te ocurra echar agua sobre glicerina ardiendo! El agua se evaporará inmediatamente, llevando consigo gotas de glicerina, que inmediatamente estallarán en llamas. El efecto probablemente será menor que agregar agua al aceite caliente, pero aún así puedes sufrir lesiones graves.
Con reactivos químicos, puede hacer fuego sin fósforos u otros medios de ignición. Por ejemplo, es relativamente fácil hacer fuego con azúcar y permanganato de potasio, permanganato de potasio y glicerina, sustancias que a menudo se encuentran en el botiquín de primeros auxilios de un turista.
Hoy en día, en Rusia y Ucrania está prohibida la venta de permanganato de potasio sin receta médica, por lo que comprarlo con fines turísticos es más difícil, pero aún posible.
También hay otras formas de producir fuego químico utilizando diversas sustancias, que simplemente es útil conocer. Por ejemplo:
- Permanganato de potasio + ácido sulfúrico + etanol. Para iniciar un incendio con permanganato de potasio, deje caer unas gotas de ácido sulfúrico concentrado sobre el polvo seco de permanganato de potasio. Si ahora pones un algodón empapado en alcohol etílico en la mezcla, el algodón se incendiará.
- Trióxido de cromo + etanol. Se vierte un poco de trióxido de cromo sobre un algodón humedecido con alcohol etílico. En el momento del contacto de los reactivos, el algodón se enciende.
- Sodio o potasio + agua. Cuando uno de estos metales entra en contacto con el agua, se produce una reacción violenta con ignición.
- Clorato de potasio + azúcar + ácido sulfúrico. Para producir fuego, se mezcla azúcar en polvo con clorato de potasio y luego se gotea ácido concentrado sobre la mezcla resultante. En el momento en que la mezcla entra en contacto con el ácido sulfúrico se produce un incendio.
- Aluminio + yodo. Para este método, necesitarás realizar un experimento químico con yodo cristalino. Se mezcla con polvo de aluminio y se agrega un poco de agua a la mezcla terminada; después de un corto tiempo, la mezcla se ilumina.
De hecho, hay muchas más formas de iniciar un incendio utilizando reactivos químicos, pero casi ninguna es adecuada para un turista que se encuentra en una situación de emergencia, porque la mayoría de los reactivos, no solo en una caminata, sino también en un zona poblada, no siempre se puede comprar.
El clorato de potasio se enciende cuando entra en contacto con ácido sulfúrico y azúcar, pero intenta comprarlo. Es más, admítelo: ¿lo llevarás en tu mochila junto con ácido sulfúrico?
Incluso se cree que se puede iniciar un incendio con peróxido de hidrógeno. Sin embargo, esto no es cierto: esta reacción en realidad no provoca una combustión, pero puede favorecerla. Entonces, si agrega peróxido de potasio al peróxido de hidrógeno, comenzará una rápida liberación de oxígeno. Y en un ambiente de oxígeno, como se sabe, incluso una astilla humeante se enciende instantáneamente.
En condiciones de supervivencia, no veo ningún sentido en usar peróxido de hidrógeno de esta manera: será más útil si se usa para el propósito previsto, es decir, para desinfectar heridas y rasguños.
Solo conozco un par de métodos químicos para iniciar un incendio sin fósforos y otros dispositivos de ignición, que se pueden implementar en la naturaleza, por ejemplo, en un bosque, con reactivos que generalmente están disponibles y se encuentran en el botiquín de primeros auxilios de un turista. . Se trata de métodos que utilizan mezclas de permanganato de potasio + glicerina y permanganato de potasio + azúcar.
Estos métodos se basan en el hecho de que el permanganato de potasio, cuando se calienta (en nuestro caso por fricción) y, a veces, a temperatura ambiente, interactúa activamente con diversas sustancias orgánicas, por ejemplo, con la glicerina y el azúcar mencionados.
Encender un fuego con permanganato de potasio y glicerina.
El permanganato de potasio y la glicerina se pueden almacenar en un botiquín de primeros auxilios de viaje. El permanganato de potasio generalmente se toma para la preparación de soluciones antisépticas y la glicerina se usa para diversos procedimientos cosméticos y médicos.
La glicerina para encender fuego debe ser anhidra o al menos contener una cantidad mínima de agua.
en una nota
El permanganato de potasio (también conocido como permanganato de potasio) en la Federación de Rusia y Ucrania fue reconocido como precursor y incluido en la lista de sustancias estupefacientes. Sin embargo, todavía se puede adquirir en algunas farmacias, aunque en pequeñas cantidades y a un precio considerable.
Para encender este método, es necesario dejar caer unas gotas de glicerina sobre permanganato de potasio. Después de un tiempo, la mezcla reaccionará, emitirá humo y luego se encenderá. Se parece a esto:
Precauciones de seguridad al utilizar este método:
- Evite el contacto del permanganato de potasio con la piel, las membranas mucosas (es posible que se produzcan quemaduras) y la ropa (pueden quedar manchas).
- No extinga tal incendio con agua. La entrada de agua hace que la mezcla salpique.
- De esta forma se debe hacer fuego al aire libre, ya que el sobrecalentamiento de la glicerina favorece la liberación de acroleína, una sustancia tóxica de primera clase de peligro. La misma sustancia se libera cuando la grasa se quema durante la cocción.
en una nota
Por cierto, el efecto negativo de la acroleína en el cuerpo humano también se evidencia por el hecho de que durante la Primera Guerra Mundial se utilizó como arma química.
Encender un fuego con permanganato de potasio y azúcar.
Este método, en mi opinión, es más universal para los turistas que el anterior, ya que, a diferencia de la glicerina, la mayoría de los amantes de las actividades al aire libre en la naturaleza llevan azúcar consigo. Aunque, de hecho, es posible prescindir del azúcar, utilizando solo permanganato de potasio, consideraremos la opción más popular.
en una nota
Al permanganato de potasio a menudo se le llama manganeso, aunque esto es incorrecto, ya que se trata de dos sustancias diferentes. La primera es una sal de color púrpura oscuro y la segunda es un metal de color blanco plateado. Permanganato de potasio es un nombre más correcto para permanganato de potasio.
El algoritmo para obtener fuego de esta forma es el siguiente:
- Utilice yesca inflamable, como algodón o hierba seca.
- Se hace un palo pequeño con una rama seca pero fuerte y tiene un extremo puntiagudo.
- Se corta una pequeña depresión en un tronco o tabla de madera a lo largo del diámetro de la sección transversal del palo preparado.
- La punta del palo se coloca en el hueco y se frota.
- El permanganato de potasio se mezcla con azúcar en una proporción de 9:1 y se coloca en el hueco.
- La mezcla se presiona con un palo hasta el fondo del hueco y se coloca yesca encima a lo largo del perímetro.
- Frotar una mezcla de permanganato de potasio y azúcar produce un destello que hace que la yesca se encienda. Pero, como ya se mencionó, el uso de azúcar en este método no es necesario: es mejor dejarlo para fines gastronómicos.
¡ATENCIÓN! Es inaceptable preparar y almacenar mezclas preparadas con permanganato de potasio con anticipación: debido a las fuertes propiedades oxidantes del permanganato de potasio, tales mezclas pueden encenderse o explotar espontáneamente. No lleve permanganato de potasio y azúcar ya mezclados en su mochila; este tipo de leña solo se puede preparar inmediatamente antes de iniciar el fuego.
Al utilizar este método de iniciar un incendio sin fósforos, debe recordarse que durante un incendio, el exceso de permanganato de potasio puede volar y manchar a una persona y su ropa.
Si solo tienes a mano permanganato de potasio sin azúcar, puedes hacer un fuego como se muestra en el siguiente video:
En general, el permanganato de potasio es algo necesario a la hora de acampar, y no sólo para iniciar un incendio. Se puede utilizar para desinfectar el agua, para tratar intoxicaciones con determinados alcaloides, para lavar heridas y, como vemos, para hacer fuego. Por lo tanto, tiene sentido comprar permanganato de potasio y llevarlo no solo en el botiquín de primeros auxilios, sino también en la NAZ. Por ejemplo, llevo una pequeña cantidad de permanganato de potasio en mi pulsera de cordón: allí está sellado en un recipiente flexible sellado y ubicado entre los tejidos del cordón.
Video interesante: 10 formas más comunes de crear fuego mediante reacciones químicas:
