Z dzisiejszym postem rozpoczynamy okazjonalną nową serię grafik, w którym będziemy przyglądać się typowym reakcjom chemicznym spotykanym w szkołach. Dzisiaj zaczynamy od jednej z moich ulubionych reakcji, demonstracji „Złotego deszczu”, która obejmuje syntezę i rekrystalizację jodku ołowiu (II) i jest powszechnie używana do zilustrowania procesu rekrystalizacji, jak również do zademonstrowania różnic w rozpuszczalności.
Doświadczenie to rozpoczyna się od dwóch rozpuszczalnych związków jonowych: jodku potasu i azotanu ołowiu (II). Są one rozpuszczane w wodzie do postaci bezbarwnych roztworów, a następnie mieszane ze sobą. Mieszanie to prowadzi do reakcji podwójnego wypierania, w wyniku której metale „zamieniają się” miejscami w obu związkach, tworząc jodek ołowiu (II) i azotan potasu. Powoduje to również szybką zmianę barwy, ponieważ jodek ołowiu jest bardzo nierozpuszczalny w wodzie w temperaturze pokojowej. Kiedy roztwory są dodawane razem, natychmiast tworzą jasnożółty osad jodku ołowiu.
Podczas gdy jodek ołowiu może być nierozpuszczalny w wodzie w temperaturze pokojowej, jego rozpuszczalność wzrasta nieznacznie wraz z temperaturą. Mówiąc prościej, kiedy związki jonowe rozpuszczają się w wodzie, dysocjują na swoje jony składowe. Dysocjacja ta może albo oddawać, albo odbierać energię z otoczenia. W przypadku jodku ołowiu, dysocjuje on na jony Pb2+ i I-. Pobiera on energię, a zatem wzrost temperatury roztworu będzie sprzyjał dysocjacji jodku ołowiu (II). W konsekwencji rozpuszczalność jodku ołowiu wzrasta z 0.0756 grama na 100 mililitrów wody, do zawrotnej wartości 0.41 grama na 100 mililitrów wody.
Rozpuszczanie jodku ołowiu powoduje powstanie bezbarwnego roztworu. Jednakże, jeśli ten roztwór jest następnie pozwolić, aby ostygnąć, spadek temperatury zmusza bardzo czyste kryształy jodku ołowiu do wytrącania z powrotem z roztworu. Te sześciokątne kryształy potrzebują trochę czasu, aby delikatnie spłynąć na dno kolby, dając mieszaninie reakcyjnej mieniący się, błyszczący efekt, powszechnie nazywany „złotym deszczem”.
Efekt ten może trwać do godziny, ponieważ kryształy wypadają z roztworu, więc jest to świetny eksperyment, aby zaszczepić zachwyt chemią! Obrazy graficzne naprawdę nie oddają wielkości tego błyszczącego efektu – aby uzyskać pełny efekt, należy sprawdzić ten film wideo Chemistry in Context, który pokazuje go z wielką przejrzystością, a także zawiera dalsze omówienie rozpuszczalności.
W zakresie praktycznych zastosowań jodku ołowiu, był on dawniej oszczędnie stosowany jako żółty pigment do farb, chociaż jego niestabilność w tej formie oznaczała, że inne pigmenty były ogólnie preferowane. Obecnie, kryształy jodku ołowiu są czasami używane jako materiał do wykrywania fotonów o wysokiej energii.
Jako ostatni punkt: warto zauważyć, że związki ołowiu są toksyczne i powinny być używane tylko przez doświadczonych chemików lub nauczycieli z niezbędnymi środkami ostrożności.
Cieszył Cię ten post & grafika? Rozważ wsparcie Compound Interest na Patreon, i uzyskać zapowiedzi nadchodzących postów & więcej!
Grafika w tym artykule jest licencjonowana na licencji Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Chcesz udostępnić ją gdzie indziej? Zapoznaj się z wytycznymi dotyczącymi wykorzystania treści na stronie.