В рамках практикума мы предлагаем вам сделать полезные и интересные исследования.
Зачем? Чтобы мозг и руки не застаивались. Чтобы узнать что-то новое. Чтобы похвастаться потом результатами на какой-нибудь конференции. Чтобы было, о чем вспомнить!
Какие? Всякие. В разделе «Творческие /исследовательские работы по химии» есть описания некоторых исследовательских работ по неорганике (хотя не все работы этого раздела по неорганике и не все, строго говоря, исследовательские). Можете посмотреть и оценить объективно, какие — да, а какие — нет. Ваши работы могут быть самыми разными, главное — технически выполнимыми на базе практикума и/или СУНЦ в разумное время с разумными затратами. Придумывайте свои темы или выбирайте из списка:
Синтез AlCl3 (FeCl3) и количественное изучение его взаимодействия со щелочью (рН-метрическое титрование)
FeCl3
Базовую методику вы найдете в Книге. Попробуйте ее оптимизировать. Полученный продукт протитруйте. При каком рН начинается выпадение осадка, какому составу осадка оно соответствует? Когда осадок растворяется? Придумайте другие вопросы, на которые ответит ваше исследование.
Оптимизация синтеза KICl4
Попробуйте разные методики (две вы найдете в Книге, множество других – в практикуме для студентов) и создайте свою!
Разработка метода синтеза CsICl4
На основе синтезов KICl4 (два из них приведены в Книге и еще множество – в практикуме для студентов) Вы можете разработать методику получения CsICl4 из хлорида цезия.
Синтез PCl3 (POCl3) и изучение состава полученного продукта с помощью рН-метрического титрования
Базовую методику вы найдете в Книге. Можете ее усовершенствовать! Проверьте состав продукта путем титрования щелочью. Как и почему соотношение элементов отличается от стехиометрического?
Исследование состава PCl5 с помощью рН-метрического титрования
Почему пентахлорид фосфора не белый, как положено, а желтый и даже зеленоватый? Эту тайну поможет разгадать титрование щелочью, с помощью которого вы найдете соотношение между элементами.
рН-метрическое титрование HIO3, SO2Cl2, SOCl2 и т.п.
Постройте экспериментальные кривые титрования иодноватой кислоты, хлористого сульфурила, хлористого тионила и других соединений неметаллов щелочью. Попытайтесь объяснить результат.
Из отходов – в доходы. Гидросульфат натрия
Во многих синтезах, включающих стадию получения газа, в колбе или пробирке Вюрца образуется гидросульфат натрия. Какие это синтезы? Не давайте своим товарищам выливать отходы из колбы Вюрца! Соберите их и попробуйте выделить NaHSO4. Исследуйте продукты его прокаливания при средних и высоких температурах. Если вам удастся собрать и запаять SO3, вы получите большое удовольствие от наблюдений за его непоседливым характером.
Фосфористая кислота и фосфиты
Получите фосфористую кислоту гидролизом соединений фосфора (III) – например, синтезированного вами или вашими товарищами PCl3. Изучите растворимость ее солей, выделите какую-нибудь из них. Изучите окислительно-восстановительные свойства фосфористой кислоты.
Получение производных нитрозил-катиона
(NO)2SnCl6
Вы можете попробовать получить соли (NO)2SnCl6, NOAlCl4, NOFeCl4, NOPCl6 и другие из собственноручно приготовленных хлоридов и NOCl.
Методики есть в Книге, но нуждаются в вашей доработке и оптимизации.
Получение хлоридов металлов из простых веществ
CrCl3
В Книге можно найти методики получения хлоридов железа (III) и алюминия. Из простых веществ можно получить и хлориды кобальта, никеля, марганца, магния, хрома, висмута… Подумайте, какое аппаратурное оформление для этого потребуется. Какие-то из этих металлов помещают в реакционную трубку в лодочках – какие и почему? Разработайте методику и осуществите синтез.
Получение безводных хлоридов из кристаллогидратов
CoCl2
Безводные хлориды магния, меди, кобальта, никеля, марганца можно получить из кристаллогидратов в 2 стадии:
этап 1) нагреть в фарфоровой чашке на асбестовой сетке или песчаной бане (вещества плавятся, потом затвердевают),
этап 2) растереть продукт этапа 1 и прокалить в токе сухого HCl в лодочке в реакционной трубке при температуре 500-600оС.
Попробуйте! Оптимизируйте методику. Не забудьте запаять продукт в ампулу, а то любоваться им придется недолго.
Бромид алюминия
В Книге описан синтез хлорида алюминия. Попробуйте аналогичным способом получить бромид. Для этого вам потребуется пропускать через прибор не хлор, а бром. Как это можно осуществить? Подумайте и сделайте. Продукт вы сможете оттитровать щелочью с помощью рН-метра и сделать кое-какие выводы (какие?)…
Кристаллические сульфиды
Cu2S
В Книге описана методика получения кристаллических сульфидов кадмия и свинца. В чем ее принцип? Какие еще кристаллические сульфиды вы могли бы получить на ее основе? (А какие – принципиально не могли бы?) Попробуйте, подгоните методику к своему сульфиду!
Достраивание строчки таблицы растворимости
хромат цинка
Порой приходится сожалеть, что таблица растворимости весьма ограничена. В ней нет таких милых разуму и сердцу анионов, как хромат, дихромат, гексацианоферраты, пирофосфат, тиосульфат, дитионат… (продолжите!)
Достройте табличку, выбрав один из анионов. Заодно изучите все сопутствующие нюансы: ведь при сливании растворов может происходить не только обменная реакция с выпадением осадка (или не происходить), но и образование комплексного соединения, и окислительно-восстановительное взаимодействие. А бывает, что осадок выпал, да не тот… Определяйте рН растворов с помощью бумажки РКС до и после выпадения осадка – это может навести вас на мысль.
Достраивание столбика таблицы растворимости
ацетат хрома (II)
К сожалению, и не все катионы охвачены стандартной таблицей растворимости. Здесь нет двухвалентного хрома и одновалентной меди (как Вы думаете, почему?), катионов титана и ванадия, лантана и самария… (продолжите!)
А есть еще не совсем неорганические соли, растворимость которых тоже было бы интересно узнать! Например, соли тетраалкиламмония, анилиния, пиридиния…
Достройте табличку, выбрав один из анионов. Заодно изучите все сопутствующие нюансы: ведь при сливании растворов может происходить не только обменная реакция с выпадением осадка (или не происходить), но и образование комплексного соединения, и окислительно-восстановительное взаимодействие. А бывает, что осадок выпал, да не тот… Определяйте рН растворов с помощью бумажки РКС до и после выпадения осадка – это может навести вас на мысль.
Получение и свойства комплексов переходных металлов с аммиаком и аминами
[Ni(NH3)6]Br2
Окраски растворимых аммиачных комплексов переходных металлов вы изучаете в основном курсе. Но так ли уж они растворимы? Получите концентрированные растворы аммиачных комплексов (как это сделать?) и проверьте растворимость солей этих комплексных катионов, добавляя концентрированные растворы хлорида, бромида, иодида… (продолжите в меру фантазии!). Помогите товарищам в заполнении столбиков таблицы растворимости.
Амины похожи на аммиак и также образуют комплексы с соответствующими металлами. Насколько они похожи на аммиачные комплексы? Проверьте, используя имеющиеся амины (например, этилендиамин).
Несиликатные неорганические сады
«сад» в K4[Fe(CN)6]
Почему из кристалликов солей в силикатном клее начинают расти вверх веточки? Чем можно заменить силикатный клей, какие его свойства принципиальны для возможности роста «сада»? Подберите раствор и вырастите «садик» из кристаллов.
Гидрокарбонаты
Все ли вы о них знаете? Растворим ли, например, гидрокарбонат бария? Выпадают ли осадки при сливании концентрированного раствора гидрокарбоната натрия с раствором соли бария, стронция, кальция? Как это зависит от концентраций? Проверьте.
Кристаллизация
KH2PO4
Изучите влияние разных факторов (температура, концентрации сливаемых растворов, среда) на размер и форму выпадающих кристаллов какого-либо вещества или линейки веществ. Эта работа может привести как итог к оптимизации получения красивых кристаллов вещества.
Квасцы
CsFe(SO4)2x12H2O
Получите и вырастите кристаллы экзотических квасцов (с катионами M+ = NH4+, Na+, M3+ = Fe3+, Y3+, La3+ и др.) и смешанных кристаллов разных квасцов.
Устойчивая структура образуется, когда катион М+ и катион М3+ имеют определенные радиусы. Наиболее известны алюмокалиевые, хромокалиевые, алюмоаммонийные и хромоаммонийные квасцы. Посмотрите в справочнике радиусы катионов алюминия и хрома, попытайтесь найти трехзарядные катионы с похожими радиусами. То же самое с катионами калия и аммония — попробуйте найти однозарядные катионы похожих радиусов.
Известно также, что некоторые соединения, подобные квасцам, возможны при М+ = Na+. Стоит поискать сведения о них. Какие трехзарядные катионы идут в паре с натрием? Каковы их радиусы?
Фантазируйте и проверяйте свои фантазии на практике!
Кристаллы из неводных растворов
CuCl2 из спирта
Изучите кристаллизацию в неводных растворах (осаждение соединений кобальта, меди и др. из спирта, эфира, конц. уксусной кислоты и др.), заодно исследуйте растворимость веществ в этих растворителях.