Все вы хорошо, знаете, что такое для химика пламя. Это не только источник тепла, но и инструмент химического анализа. Вы, наверное, помните цветные фосфатные и боратные, бусинки, меняющие свою окраску в зоне восстановления и окисления пламени. Мы писали об этом в прошлом году. Бусинки переливались всеми цветами радуги в зависимости от металла, который идентифицировался.
Конечно, проба с фосфатной и боратной бусинкой — не единственный метод анализа металлов с помощью пламени. Давно известно, что некоторые химические соединения, введенные в пламя, придают ему характерную окраску. Убедитесь в этом сами, вводя в пламя газовой или спиртовой горелки кусочек поваренной соли, то есть хлористого натрия.
Наверное, вы спросите, как это сделать. Казалось бы, дело просто, но это не так. Анализируемое вещество нужно ввести в пламя на таком предмете, который сам бы не окрашивал пламени, а значит, не фальсифицировал бы результат анализа. Следовательно, нужно найти материал, из которого можно сделать проволоку, не красящую пламени, и поместить на ней анализируемое вещество. Таким материалам является незаменимая платина. Платиновая проволока не окрашивает пламени.Но платина дорогая. Поэтому я предлагаю вам другой выход: поищите дома, может быть, вам удаются найти кусок спирали от старого утюга. Возьмите кусок этой проволоки длиной 10 сантиметров и выпрямите. Для опыта вам еще понадобится стеклянная трубка из легко плавящегося стекла.
А теперь в пламени горелки за плавьте в стеклянную трубку проволоку. Это совсем нетрудно. Потом на конце проволоки сделайте маленький глазок так, как показано на рисунке 2. Проволока для анализа в пламени готова. Нет, еще не приступайте к анализу. Сначала проволоку нужно очистить концентрированной НС1 (1 мл). Окуните проволоку в кислоту, а потом отожгите в пламени горелки. Повторяйте операцию до тех пор, пока проволока не изменит заметно окраску пламени. Но помните, что некоторые нарушения могут случиться, ведь у вас не платиновая проволока.
И, наконец, сам опыт. Растворите в нескольких миллилитрах воды, налитых в пробирку, щепотку хлористого натрия. Очищенную проволоку погрузите в раствор, а потом введите в окисляющую часть пламени (рис. 3).
Какой великолепный эффект. Пламя в одно мгновение меняет окраску на интенсивно желтую. А теперь проверьте, содержит ли натрий вода, которую вы пьете (этот металл придает пламени желтый цвет). Результат анализа будет положительным. Можете проверить, содержат ли натрий другие вещества. Окажется, что натрий „пронырливый44 металл, везде он есть, пламя всегда будет более или менее желтым.
Если вы уже знаете, как меняет окраску пламени натрий, проверьте „поведение44 других металлов. Возьмите образцы солей кальция, стронция, бария, калия и меди. Лучше всего взять хлориды или нитраты. Если у вас их нет, возьмите другие соли,но помните, что сначала проволоку нужно очистить в пламени и соляной кислоте. После такой очистки опять опускайте проволоку в раствор анализируемого вещества, а затем вводите в окисляющую часть пламени. Это необходимо потому, что хлориды металлов летучие и быстро испаряются с проволоки в пламени, окрашивая его в характерный цвет.
Думаю, вы удивитесь, когда начнете исследовать калий, так как цвет пламени будет такой же, как в ходе анализа натрия, и лишь время от времени через желтое пламя будут проскакивать розовые отблески калия. Это потому, что натрий, содержащийся в воде, употребляемой для растворения образца, не позволяет калию показать себя в полной красоте. В пламени идет «борьба» между натрием и калием, в которой натрий побеждает. Если хотите, можете помочь победить калию. Наблюдайте через так называемое синее кобальтовое стекло. Это стекло представляет собой фильтр, который задерживает цвет натрия, пропуская цвет калия. Вы, наверное, огорчитесь, что в вашей лаборатории нет кобальтового стекла. Но не падайте духом, вместо него можно взять раствор метилового фио- легавого. А если его то- жет нет, растворите в воде несколько капель синих чернил. Если будете наблюдать пламя через этот раствор, увидите фиолетовую вспышку, свидетельствующую о наличии калия.
А теперь сопоставьте результаты работы:
Металл |
Цвет пламени |
барий |
зеленый |
стронций |
ало-красный |
кальций |
кирпично-красный |
медь |
зелено-синий |
натрий |
желтый |
калий |
розово-фиолетовый |
Зная, что некоторые металлы окрашивают пламя, сделайте медный "факел". Могу заверить, что это необыкновенно интересный опыт. Соберите аппаратуру, показанную на рис. 4. Всыпьте в пробирку несколько кристалликов какой-либо соли меди, например, CuSO (медный купорос), и добавьте до 1/3 высоты про бирки денатурат и несколько капель разбавленной соляной кислоты. Закупорьте пробирку пробкой, через которую проходит трубка, изогнутая под прямым углом и суженая на конце. Поместите пробирку в химический стакан с горячей водой, денатурат начнет испаряться, увлекая с собой соль (меди. Приставьте к выходу трубки горящую спичжу: пары денатурата зажгутся, а пламя приобретет зелено-синий цвет. Эффект опыта необыкновенно красив, если его наблюдать в темной комнате.
А теперь модифицируйте опыт, взяв вместо соли меди ранее употреблявшиеся химическое соединения, окрашивающие пламя. А если у вас есть бура или борная кислота, проверьте, как окрашивает пламя бор. Борную кислоту можно купить в аптеке. И еще одно: не заливайте пробирку более чем на 1/3 высоты. И не в коем случае не нагревайте пробирку горелкой!