Rozważanie na temat jakiejkolwiek syntezy chemicznej, czy tez najprostszego eksperymentowania należy poprzedzić wcześniejszym zapoznaniem się ze wszystkimi dostępnymi materiałami. Moja fascynacja chemią rozpoczęła się w wieku 16 lat, a więc co tu dużo mówić - wśród podrośniętych dzieci.
To bardzo miłe zjawisko jednak w większości przypadków fascynuje to, co dotyczy wszystkiego, co wybucha, pali się, gryzie, szczypie, itd. To prawdziwe zamiłowanie do czystej chemii najczęściej rozpoczyna się później. Gdy młody człowiek poprzestaje na mieszaniu wszystkiego ze wszystkim to dobrze, ale bywa i tak (najczęściej), że próbuje coś stworzyć w domowym zaciszu i "wylatuje w powietrze lub tez pozostaje bez rąk...Chcę tu wymienić kilka rzeczy niezmiernie zdradliwych, czyli takie, które po wymieszaniu wyglądają banalnie, ale reakcja, która się tam rozpoczyna może zwiastować katastrofę...
Pierwszą, niezmiernie zdradliwą i popularną substancją jest nadmanganian potasowy (KMnO4). Dość tani i chętnie mieszany, z czymkolwiek. Sam w swojej postaci nie wybuchnie ani się nie zapali. Gdy zmieszany zostanie z substancjami organicznymi, proszkami metali staje się istną reakcją. Dwie suche substancje nie reagują ze sobą, ale zawarta w powietrzu wilgoć powoduje zachodzenie reakcji. Powstałe reakcje utlenienia są egzotermiczne, czyli wydziela się ciepło. Wystarczy, więc teraz wsiąść jakiegoś szalonego młodzieńca, który znalazł gdzieś trochę KMnO4 w niewiadomym stanie, wymieszał z aluminium, które było powlekane parafiną. Istne niebezpieczeństwo to wrażliwość na tarcie - wystarczy, że z ciekawości uderzy w to młotkiem albo odłoży gdzieś i o tym zapomni. Samozapłon może nastąpić nawet po pół roku.
Ktoś stwierdzi: ”mu nie wybuchło, nic się nie stało, a więc to nie prawda”. Odpowiedź brzmi: ”na szczęście...”. Niech każdy się zastanowi czy gdzieś w pirotechnice używa się KMnO4 (profesjonalnej pirotechnice!). Otóż nie - są głownie azotowce, nadchlorany, a są bezpieczne? No właściwie to tu kończy się już dalsza jakakolwiek wiedza na ten temat.
Porozmawiajmy o związkach:
To bardzo miłe zjawisko jednak w większości przypadków fascynuje to, co dotyczy wszystkiego, co wybucha, pali się, gryzie, szczypie, itd. To prawdziwe zamiłowanie do czystej chemii najczęściej rozpoczyna się później. Gdy młody człowiek poprzestaje na mieszaniu wszystkiego ze wszystkim to dobrze, ale bywa i tak (najczęściej), że próbuje coś stworzyć w domowym zaciszu i "wylatuje w powietrze lub tez pozostaje bez rąk...Chcę tu wymienić kilka rzeczy niezmiernie zdradliwych, czyli takie, które po wymieszaniu wyglądają banalnie, ale reakcja, która się tam rozpoczyna może zwiastować katastrofę...
Pierwszą, niezmiernie zdradliwą i popularną substancją jest nadmanganian potasowy (KMnO4). Dość tani i chętnie mieszany, z czymkolwiek. Sam w swojej postaci nie wybuchnie ani się nie zapali. Gdy zmieszany zostanie z substancjami organicznymi, proszkami metali staje się istną reakcją. Dwie suche substancje nie reagują ze sobą, ale zawarta w powietrzu wilgoć powoduje zachodzenie reakcji. Powstałe reakcje utlenienia są egzotermiczne, czyli wydziela się ciepło. Wystarczy, więc teraz wsiąść jakiegoś szalonego młodzieńca, który znalazł gdzieś trochę KMnO4 w niewiadomym stanie, wymieszał z aluminium, które było powlekane parafiną. Istne niebezpieczeństwo to wrażliwość na tarcie - wystarczy, że z ciekawości uderzy w to młotkiem albo odłoży gdzieś i o tym zapomni. Samozapłon może nastąpić nawet po pół roku.
Ktoś stwierdzi: ”mu nie wybuchło, nic się nie stało, a więc to nie prawda”. Odpowiedź brzmi: ”na szczęście...”. Niech każdy się zastanowi czy gdzieś w pirotechnice używa się KMnO4 (profesjonalnej pirotechnice!). Otóż nie - są głownie azotowce, nadchlorany, a są bezpieczne? No właściwie to tu kończy się już dalsza jakakolwiek wiedza na ten temat.
Porozmawiajmy o związkach:
KClO4
KMnO4
Proste pozornie ze świetnych utleniaczy. W jednym jest chlor, a w drugim mangan. W obydwóch utleniaczach mamy stopień utleniania +7. Co to znaczy? To, że z ostatnich powłok elektronowych w atomie ”wyrwano” 7 elektronów. Jeśli mamy sztabkę manganu to ma ona wszystkie elektrony, czyli Mn. Wyrwanie każdego elektronu wymaga dostarczenia energii. Tak, więc jeśli w jądrze mamy proton p+ i chcemy od niego zabrać aż 7 elektronów (z ”minusików”) e- to taki mangan Mn (VII), ma 7+ i bardzo chętnie połączy się z czymś innym by te elektrony odzyskać. Tak samo jest z chlorem. Wygląda to tak samo. Ale dlaczego są one tak zupełnie inne -> tzn. mangan gwałtownie reaguje, a chlor w ClO4 - nie? (przez co jest bezpieczniejszy w użyciu). Otóż każdy z atomów III ma inną ilość powłok elektronowych. Im ich ma więcej tym odległość p+ do e- na zewnątrz atomu jest coraz większa. Siła wiązania e- jest wraz mniejsza. O ilość powłok dowiemy się z tablicy pierwiastków (poszukajcie...). Ale to nie wszystko. Każdy z tych elektronów znajduje się na innych rodzaju orbitali: w chlorze najpierw mamy doczynienia z orbitalami typu p:
...a w manganie na samym wierzchu elektrony znajdują się na orbitalach typu d (dxy, dyz, dzx...). Każdy z orbitali ma inną energię inne pierwszeństwo reakcji. Można by się dalej zagłębiać w budowę jednego atomu. Jednak jak wiadomo przejścia na orbitach typu d - elektronowego zachodzą prościej, (dlaczego? - odsyłam do literatury), a więc nasz Mn dużo chętniej przereaguje. W praktyce jest on użyteczny, ale głownie w chemii organicznej przy różnych rekcjach. Chlor w KClO4 jest identyczny, ale przez zmniejszoną reaktywność dużo bezpieczniejszy. Nawet KClO3 wypada lepiej (często).
To było tylko proste ”Łopatologiczne” wytłumaczenie tego, co może się dziać w czasie spalania.
Artykuł napisał:
KeteN
