PARADOKSALNE EKSPERYMENTY CHEMICZNE

W dydaktyce szczególną rolę pełni posługiwanie się paradoksami. Dodaje się w ten sposób pożądany element prowokacji i skłania do głębszego zrozumienia zjawisk. Poniżej podaję krótki opis kilkunastu doświadczeń, których rezultat wydaje się sprzeczny z zasadami chemii. W rzeczywistości mają jednak one racjonalne wyjaśnienie. Trzeba tylko doszukać się głębszego sensu reguł chemicznych; albo sięgnąć po zupełnie inne wytłumaczenie. Opisy są adresowane do Czytelnika o większej wiedzy chemicznej, a nie uczestnika podstawowego kursu chemii. Wyjaśnienie wszystkich zaskakujących eksperymentów można znaleźć albo w różnych miejscach tej strony www, albo w książkowej wersji doświadczeń chemicznych. Może być to dobre repetytorium dla nieco bardziej zaawansowanych chemików.

Przygotować w probówce roztwór azotanu sodu zakwaszony kwasem octowym, z dodatkiem KI oraz skrobi. Roztwór jest bezbarwny. Po dodaniu wiórka metalicznego magnezu powstaje granatowe zabarwienie. Dlaczego dodatek energicznego reduktora (metaliczny Mg) powoduje zajście reakcji utlenienia?

Przygotować (zachowując środki ostrożności, bo reakcja z żrącymi substancjami jest rzeczywiście niebezpieczna!) mieszaninę jednakowych objętości etanolu i stężonego kwasu azotowego (nie więcej niż po 10 ml). Mieszaninę rozlać do dwóch probówek, do jednej z nich dodać dwie krople perhydrolu. W probówce bez perhydrolu po kilku lub kilkunastu minutach rozpoczyna się tak gwałtowne utlenianie, że wrząca zawartość zostaje wyrzucona na zewnątrz. Dlaczego w probówce do której dodano dodatkowo nadtlenek wodoru (utleniacz), reakcja utleniania nie zachodzi?

Do próbki formaliny dodać perhydrol oraz NaOH. W wyniku burzliwej reakcji powstają duże ilości gazu, który łatwo można zidentyfikować, jako wodór (sic!). Skąd, w reakcji z wodą utlenioną, powstaje wodór?

Jedna z metod otrzymywania tlenu polega na reakcji roztworu KMnO₄ z roztworem H₂O₂. Dlaczego w wyniku wkraplania nadmanganianu do nadtlenku wodoru powstaje mniej tlenu, niż podczas wkraplania identycznych ilości nadtlenku wodoru do nadmanganianu?

Nieco sproszkowanego metalicznego srebra ogrzać w probówce z stężonym kwasem jodowodorowym. Wydzielają się znaczne ilości gazowego wodoru (!). Dlaczego metaliczne srebro może wypierać wodór z kwasu? (pomimo zakazu, reakcja taka najwyraźniej zachodzi... podobnie reaguje metaliczna miedź)

Metaliczna miedź jest odporna na działanie kwasu solnego. Dlaczego metaliczna miedź jest szybko trawiona w wodzie amoniakalnej?

Podać przykład elektrolizy wodnego roztworu pewnej substancji, gdzie zarówno nad katodą jak i nad anodą - zbiera się wodór. (czyżby wodór mógł być produktem anodowego utleniania?)

Podać przykład elektrolizy wodnego roztworu innej substancji, gdzie zarówno nad katodą jak i nad anodą - zbiera się tlen. (czyżby tlen mógł być produktem katodowej redukcji?)

Rozcieńczony roztwór CoCl₂ zabarwić błękitem metylenowym na niebiesko. Rozcieńczony roztwór KCN zabarwić również błękitem metylenowym na niebiesko. Błękit metylenowy jest wskaźnikiem redoks: jego forma zredukowana jest bezbarwna. Dlaczego po zmieszaniu obu roztworów znika niebieska barwa pomimo, że żaden z substratów nie wykazuje właściwości redukujących?  

Do rozcieńczonego roztworu FeSO₄ dodać nieco błękitu metylenowego. Podobnie sporządzić zabarwiony błękitem metylenowym roztwór fluorku sodu lub EDTA. Błękit metylenowy jest wskaźnikiem redoks: jego forma zredukowana jest bezbarwna. Dlaczego po zmieszaniu obu roztworów znika niebieska barwa pomimo, że żaden z substratów nie wykazuje właściwości redukujących?  

Do bardzo rozcieńczonego roztworu FeSO₄ dodać nieco błękitu metylenowego. Podobnie sporządzić zabarwiony błękitem metylenowym rozcieńczony roztwór wody amoniakalnej. Błękit metylenowy jest wskaźnikiem redoks: jego forma zredukowana jest bezbarwna. Dlaczego po zmieszaniu obu roztworów znika niebieska barwa pomimo, że żaden z substratów nie wykazuje właściwości redukujących?  Równocześnie z zanikiem barwy niebieskiej powstaje zawiesina szarozielonkawego osadu. Zawiesina po kilku minutach brunatnieje, a od góry roztwór ponownie powoli staje się niebieski.

Do rozcieńczonego roztworu CuSO₄ dodać nieco roztworu dwufenyloaminy (lub benzydyny lub o-tolidyny). Do rozcieńczonego roztworu KCN dodać również nieco roztworu dwufenyloaminy (lub benzydyny lub o-tolidyny). Dwufenyloamina (a również benzydyna oraz o-tolidyna) są wskaźnikami redoks, których postacie utlenione mają intensywnie niebieski kolor. Dlaczego po zmieszaniu obu bezbarwnych roztworów natychmiast powstaje niebieskie zabarwienie pomimo, że żaden z substratów nie wykazuje właściwości utleniających?

Do rozcieńczonego roztworu mieszaniny K₄Fe(CN)₆ i K₃Fe(CN)₆ dodać nieco roztworu dwufenyloaminy (lub benzydyny lub o-tolidyny). Do rozcieńczonego roztworu ZnSO₄ dodać również nieco roztworu dwufenyloaminy (lub benzydyny lub o-tolidyny). Dwufenyloamina (a również benzydyna oraz o-tolidyna) są wskaźnikami redoks, których postacie utlenione mają intensywnie niebieski kolor. Dlaczego po zmieszaniu obu bezbarwnych roztworów natychmiast powstaje niebieskie zabarwienie pomimo, że żaden z substratów nie wykazuje właściwości utleniających?

Trzy kawałki drucików: platynowego, miedzianego i cynkowego połączyć (np. skręcić obcęgami lub zlutować) w kształt litery „Y”. Zestaw zanurzyć w rozcieńczonym roztworze kwasu solnego lub siarkowego. Dlaczego wodór wydziela się intensywnie na powierzchni platyny, a nie cynku?

Monetę miedzianą wrzucić do małej zleweczki w której przedtem ogrzewano do wrzenia kilka granulek cynku z rozcieńczonym roztworem NaOH. Moneta powinna być zanurzona w roztworze i dotykać do cynku. Po powtórnym ogrzaniu, miedziana moneta pokrywa się błyszczącym, srebrzystym cynkiem. Miedź ruguje cynk z roztworu?

LITERATURA
T.Pluciński. "Doświadczenia chemiczne". Wyd. “Adamantan”, Warszawa 1997.

Tomasz Pluciński
nowy adres:  tomasz.plucinski@ug.edu.pl