Практическая часть

Оборудование и реактивы: химические стаканы, круглодонная колба, обратный холодильник, весы с разновесами, стеклянная палочка, спиртовка, воронка, фильтровальная бумага; сульфит натрия, сера, соляная кислота, дистиллированная вода.

Ход работы

В круглодонную колбу с обратным холодильником поместить суспензию, приготовленную из 7 г. мелко растёртой в ступке черенковой серы, смоченной в спирте, 50 г. сульфита натрия (Na₂SO₃·7Н₂О) и 100 г. воды. Содержимое колбы кипятить до тех пор, пока не растворится вся сера и раствор не станет почти прозрачным. Смачивание спиртом необходимо, т.к. в противном случае сера будет долго плавать на поверхности, не смачиваясь раствором сульфита и, следовательно, не вступая с ним в химическое взаимодействие.

Na₂SO₃ + S → Na₂S₂O₃

Горячий раствор быстро отфильтровать от мути и фильтрат сконцентрировать упариванием до кристаллизации (выпадают мелкие кристаллы), либо вылить в кристаллизатор и оставить медленно кристаллизоваться. В последнем случае выпадают крупные прозрачные кристаллы тиосульфата. Для доказательства различной формы и размеров кристаллов получить кристаллы Na₂S₂O₃ различными способами и сравнить их. Кристаллы высушить с помощью фильтровальной бумаги.

Вопросы для самопроверки.

1. Что такое обратный холодильник и для чего он применяется?

2. Почему в некоторых случаях раствор нужно отфильтровать горячим?

3. При кристаллизации образуются кристаллы различной формы и размеров. От чего зависят размеры и формы кристаллов?

4. Как можно доказать наличие в растворе тиосульфата?

5. Почему при прокаливании кристаллов не всегда удаётся получить соответствующую безводную соль?

6. Какую роль выполняет серная кислота в эксикаторе?

7. Объясните выпадение кристаллов из раствора при добавлении спирта.

Работа 4. Получение йодистого азота

При подготовке к лабораторной работе необходимо повторить материал об изобарно-изотермическом потенциале (энергия Гиббса), о связи между ΔG соединения и его устойчивостью при данных условиях, Вспомнить материал о сущности метода очистки вещества возгонкой. Повторить меры безопасности при работе с взрывоопасными веществами.

Теоретическая часть

Йодистый азот (нитрид трийода) NI₃ - представляет аморфный порошок бурого цвета различных оттенков. В сухом состоянии представляет собой мелкие игольчатые кристаллы от светло-коричневого до черного цвета, не растворяющиеся в воде, спирте. Разлагается со взрывом. Не растворяется в этаноле. Полностью разлагается горячей водой, кислотами-окислителями, щелочами.

Получение. Был впервые получен фабрикантом селитры Куртуа, который открыл йод, и с тех пор исследован целым рядом ученых, между которыми встречаются славные имена Деви, Гей-Люссака, Бино и Бунзена.

Й. азот получается при действии йода на водный или спиртовой раствор аммиака. Йод употребляется или в твердом виде, или в растворе (в спирте или в водном растворе йодистого калия). Вместо йода можно брать однохлористый йод.

Он бывает различного состава, смотря по тому, как велась реакция. Обыкновенно он имеет состав NHJ ₂. При избытке аммиака осаждается вещество NH₃NJ₃. Й. азот состава NJ₃, получается при действии очень крепкого аммиака при 0° на тонкий порошок йода и удалением из нерастворимого порошка избытка йода промыванием алкоголем и эфиром. Образованию Й. азота предшествует образование йодноватистой кислоты, которая получается при действии йода на раствор аммиака, подобно тому, как хлорноватистая кислота образуется при действии хлора на раствор щелочи. Осаждение Й. азота наступает только тогда, когда в растворе образовалось достаточное количество этой кислоты. Происходящие при этом реакции выражаются уравнениями:

2NH₃ + 3HOJ = NH₃NJ₃ + 3H₂O;

NH₃ + 2НОJ = NHJ ₂ + 2H₂O;

NH₃ + 3HOJ = NJ₃ + 3H₂O.

Химические свойства. Водою Й. азот разлагается на аммиак и йодноватистую кислоту. Сообразно с этим в присутствии воды он реагирует как йодноватистая кислота. Он окисляет сероводород, сернистую и мышьяковистую кислоты. С йодистым водородом выделяет йод, а с соляной кислотой - однохлористый йод. Из водного раствора йодистого калия он выделяет йод, а из перекиси водорода - кислород. Й. азот способен йоодировать. При его действии на фенолы получаются йодозамещенные фенолы, образующаяся при его разложении йодноватистая кислота весьма непостоянна и разлагается на йод и йодноватую кислоту. Если разложение ведется подкисленной водой, то кроме аммонийной соли получается йод и йодноватая кислота в той пропорции, в которой они должны получиться при разложении йодноватистой кислоты:

5HOJ = 2J₂ + HJО ₃ + 2Н₂О.

Известны замещенные (органические) йодистые азоты, которые можно рассматривать как продукты замещения одного или двух атомов йода в NHJ ₂ и NJ₃ органическими радикалами. К таким соединениям принадлежат СН ₃NJ₂, (СН ₃)₂ NJ, (СН ₃ СО)NHJ и др. По своим реакциям все они аналогичны вышеописанному Й. азоту. При действии воды разлагаются на амин или кислотный амид и йодноватистую кислоту. Особенно легко это происходит с (СН₃СО)NHJ. Получаются ацетамид и йодноватистая кислота, которая весьма быстро разлагается на йод и йодноватую кислоту. Согласно реакциям образования и разложения, все йодистые азоты можно рассматривать как амиды йодноватистой кислоты.

Особенности. Й. азот - вещество весьма непостоянное, разлагающееся со взрывом при нагревании, трении и действии некоторых химических реагентов. Иногда взрывы происходят сами собой. Особенно легко взрывает Й. азот в сухом виде. Для взрыва достаточно в данном случае простого прикосновения например бородкой пера. Взрыв наступает и при колебании подкладки, напр. на звучащей струне или пластинке, если они делают достаточное количество колебаний. В высушенном состоянии это чрезвычайно чувствительное вещество, взрывающееся при малейшем прикосновении! Йодистый азот следует хранить под водой, не рекомендуется хранить даже во влажном состоянии. При длительном хранении в контакте с водой он постепенно разлагается на элементы.