6. Возгонка

Исходный объект – смесь хлорида аммония NH₄Cl и сульфата калия K₂SO₄. Отвесьте на технических весах примерно 2-3 г смеси и запишите точную массу. Укрепите в штативе в горизонтальном положении длинную сухую пробирку. Насыпьте смесь в фарфоровую лодочку и вдвиньте в пробирку до упора. Сильно нагревайте эту часть с лодочкой пламенем спиртовки. Другой конец пробирки должен оставаться холодным. Для этого рекомендуется обмотать его мокрой тряпочкой и периодически смачивать её по мере высыхания (но вода не должна попасть на горячий конец, иначе пробирка треснет!). Одна из солей (какая?) возгоняется и оседает в холодном конце пробирки. Зарисуйте установку.

Когда возгонка закончилась, дайте пробирке остыть, осторожно соскребите возогнанную соль скальпелем и высыпьте на бумагу, но так, чтобы остаток из лодочки не высыпался. Когда конец пробирки очищен, осторожно выньте лодочку и высыпьте содержимое на другую бумагу. Взвесьте обе соли. Совпадает ли сумма этих масс с исходной массой? Почему она обычно получается меньше? Вычислите массовые доли солей в исходной смеси.

Пробу каждой соли растворите в воде, разлейте раствор на две пробирки и сделайте испытания каждой соли на хлорид и сульфат, как описано в п. 2. Состоялась ли очистка?

На чём основан метод? Можно ли этим методом разделить хлорид и фторид аммония? Иод и иодид калия?

7. Перегонка

И сходный объект – водопроводная вода. Задача – очистить её от растворимых солей. Оборудование: колба с отводной трубкой (1), водяной холодильник (2), коническая колба-приёмник (3), электроплитка или, лучше, колбонагреватель, у которого рабочая поверхность – не плоская, а коническая для лучшего контакта с колбой. Изображённые на рисунке аллонж (4), поглотительная трубка (5) и термометр (6) в данном случае не обязательны. Налейте в колбу воду из крана примерно до половины, добавьте кусочек пористой керамики (например, обломок корундового тигля) – источник пузырьков для помощи кипению, закройте пробкой, подсоедините к колбе холодильник, включите нагревание и подсоедините холодильник шлангами к водопроводу и раковине. Как лучше пустить в него воду: навстречу пару (противотоком) или прямотоком? Зарисуйте установку. Колбу-приёмник тщательно вымойте и ополосните дистиллированной водой. Когда отгонится 50-60% налитой воды, выключите нагревание. Кипение прекратится не сразу.

В три пробирки налейте примерно одинаковые объёмы исходной водопроводной воды, перегнанной воды и остатка из перегонной колбы и сделайте пробу на хлорид-ион (см. п. 2). В трёх других пробирках аналогично сделайте пробу на сульфат-ион. Кроме того, возьмите из перегонной колбы пробу образовавшегося там осадка и испытайте на карбонат-ион. Какой состав предполагается у этого осадка? Сделайте вывод о составе водопроводной воды и возможности её очистки. На чём основана перегонка? Можно ли этим методом разделить воду и спирт? различные углеводороды, например, гексан С₆Н₁₄, гептан С₇Н₁₆ и октан С₈Н₂₀ – составные части бензина ?

8 . Экстракция

Исходный объект – водный раствор иода. Основное орудие - делительная воронка. Проверьте, хорошо ли поворачивается кран в ней. Закройте кран, налейте примерно 40-50 мл раствора иода, добавьте 2-3 мл органического растворителя (хлороформа CHCl₃, или четырёххлористого углерода CCl₄, или гексана C₆H₁₄ и т.п.), закройте притёртой пробкой и сильно взбалтывайте, чтобы улучшить контакт жидкостей. Затем укрепите воронку в лапке штатива (сильно не зажимать, чтобы не раздавить!) и подождите, когда образуются два жидких слоя. Углеводороды легче воды и всплывают, а хлорпроизводные – тяжелее и тонут. Зарисуйте схематически воронку с растворами. Подставьте снизу посуду, откройте кран и осторожно слейте нижний слой, не выпуская верхний. Затем подставьте другую посуду и выпустите верхний слой. Водный раствор собирайте в стакан, а органический – в сухую пробирку. Если, судя по цвету, в водном растворе ещё осталось заметное количество иода, повторите экстракцию с новой порцией органического растворителя. Попутно обратите внимание на цвет растворов. Пары иода (где точно нет межмолекулярного взаимодействия) фиолетовые. Если раствор другого цвета, значит, электронная оболочка молекулы I₂ деформируется под влиянием растворителя. Как объяснить разный цвет водного и органического растворов?

На основе опыта дайте определение: что такое экстракция (в переводе на русский – извлечение). Это очистка, разделение или концентрирование? Для объяснения физико-химических основ метода рекомендуется привлечь старинное правило «подобное растворяется в подобном»: полярные молекулы лучше смешиваются с полярными, неполярные – с неполярными. Можно ли экстрагировать поваренную соль из водного раствора бензином? Можно ли экстрагировать иод из водного раствора спиртом, если иод лучше растворяется в спирте, чем в воде?