Гидроперит и йод

[Ruslan_Sharipov]

Продолжение 2. Итак, в одном из вариантов к раствору гидроперита в пятипроцентной спиртовой настойке йода, который был стабильным, добавлялся аммиак водный десятипроцентный и в результате этого раствор приобретал прозрачность, интенсивность йодной окраски падала, при дальнейшем добавлении аммиака раствор желтел, а затем, будучи оставленным на продолжительное время, постепенно обесцветился. Этот раствор сохранил запах йода и запах аммиака одновременно, такой микс-букет.

 

Сегодня в этот раствор стал по каплям добавлять йод. При добавлении каждой капли образуется черная муть, которая практически сразу растворяется, давая желтую окраску. Именно желтую, а не разбавленную йодно коричневую. Так я добавил несколько капель йода. После этого раствор перемешал встряхиванием пробирки. Желтая окраска не исчезла и пока сохраняется.

[Ruslan_Sharipov]

Продолжение 3. Решил уменьшить содержание одного из веществ, а именно этанола. Полностью исключить его невозможно, ибо йод в виде пятипроцентной настойки растворён в нём.

 

1) Беру 0,56 г гидроперита, растворяю его в 3,5 мл аммиака водного десятипроцентного. Растворение идёт медленно, поэтому приходится интенсивно взбалтывать пробирку, зажав её горловину пальцем. В течение пары минут взбалтывания гидроперит полностью растворяется. Но почему-то начинается газовыделение средней интенсивности (как из газировки). Начинаю по каплям добавлять йод (в виде пятипроцентной настойки в спирте). После падения каждой капли в раствор она мгновенно обесцвечивается. Раствор при этом остаётся бесцветным и прозрачным. Я залил в него 2 мл настойки йода, доведя объём до 5,5 мл. Весь влитый йод обесцветился. Раствор остался бесцветным и прозрачным. Газовыделение в нём продолжается, но интенсивность газовыделения постепенно падает.

 

2) Беру 0,56 г мочевины, растворяю её в 3, 5 мл аммиака водного десятипроцентного. Растворение в этом случае тоже идёт медленно и пробирку приходится интенсивно взбалтывать, зажав её горловину пальцем. Через пару минут или около того мочевина растворяется полностью. Никакого газовыделения из раствора в этом случае не наблюдается. Начинаю по каплям добавлять йод (в виде пятипроцентной настойки в спирте). После падения первой капли в месте её падения сначала образовалось сине-голубое окрашивание, которое почти сразу превратилось в черную муть. Следующие капли просто увеличивали количество мути. Из-за этой мути образование сине-голубого окрашивания наблюдать не удалось. Я ограничился добавлением нескольких капель йода, после чего перемешал образовавшуюся муть взбалтыванием пробирки. Сейчас муть осела на дно пробирки и имеет зеленовато-голубоватый оттенок. Жидкость в пробирке бесцветная. На стенках пробирки пузырьки газа.

[Ruslan_Sharipov]

Добавление к продолжению 3, пункты 1 и 2. За несколько часов черная муть в пробирке 2 с мочевиной и аммиаком растворилась и исчезла. Теперь раствор в этой пробирке такой же бесцветный и прозрачный, как и раствор в пробирке 1, где гидроперит с аммиаком. Но количество жидкости в пробирке 1 больше, поскольку туда было влито 2 мл спиртовой настойки йода, которая в тот же момент обесцветилась.

 

Прошу как-то прокомментировать описанные выше эксперименты. Кратко резюмируя их, можно сказать следующее. Ни мочевина, ни гидроперит при нормальных условиях с настойкой йода не реагируют. Добавление аммиака водного меняет ситуацию. Несмотря на различие в образующихся промежуточных цветных веществах, и различие в скоростях процессов, окончательный результат одинаков. И в случае мочевины и в случае гидроперита происходит обесцвечивание йода и растворение всех осадков. 

Изменено 9 Апреля, 2019 в 15:12 пользователем Ruslan_Sharipov

[Ruslan_Sharipov]

В 03.04.2019 в 08:39, Nemo_78 сказал:

Йод не припоминаю, чтобы и пергидролем на холоду окислялся, а уж разбавленной перекисью и подавно...

Тут есть видео с неудачной попыткой окислить: https://www.youtube.com/watch?v=d-b5brt8ENA. А что будет если удастся окислить не на холоду? Что-нибудь такое:

1.   I₂ + 5 H₂O₂ = 2 HIO₃ + 4 H₂O ;
2.   I₂ + 7 H₂O₂ = 2 HIO₄ + 6 H₂O;
3.   I₂ + 7 H₂O₂ = 2 H₅IO₆ + 2 H₂O; 
4.   I₂ + 3 H₂O₂ = 2 HIO₂ + 2 H₂O ?

[Ruslan_Sharipov]

В 09.04.2019 в 19:21, Ruslan_Sharipov сказал:

И в случае мочевины и в случае гидроперита происходит обесцвечивание йода и растворение всех осадков. 

Нашёл в сети независимое подтверждение этому. Некто Kyzyashin с другого форума провёл подобный эксперимент, хотя и не планировал его. Он пишет:

 

Цитата

 

Я вначале налил нашатырь потом засунул гидроперит. Реакции не было.Через пол часа налил йод всё зашипело, пошли пузыри но оставалось прозрачным. Спустя 5 часов осадка нет.Что не так?

 

Человек ожидал получить осадок трийодида азота. Но образованию осадка помешал гидроперит. Если бы то была просто мочевина, то осадок бы сначала образовался, а затем бы медленно растворился. Пузыри, о которых он пишет, - это скорее всего азот. Азот может выделяться по двум причинам:

1) из-за разложения трийодида азота, которое сопровождается йодированием мочевины;

2) из-за одновременного разложения трийодида азота и мочевины, в результате чего образуется дийодокарбонил (двойной йодангидрид угольной кислоты).

Полностью исключить какой-то третий вариант я не могу. Если оставить раствор надолго в открытой посуде, то он теряет запах аммиака и желтеет, но красно-коричевой йодной окраски не возникает. запах йода тоже не появляется (йод связан). Красно-коричевой йодной окраски не возникает. После высыхания остаётся твёрдое вещество жёлтого цвета, близкого к лимонному, но более теплого оттенка.

 

[Ruslan_Sharipov]

Продолжение 4. Попытка определить стехиометрию реакции. Итак, в реакции участвуют: гидроперит, йод и аммиак. Реакция йода и аммиака известная. Она описывается уравнением, взятым из Википедии: 3 I₂ + 5 NH₄OH → 3 NH₄I + NH₃•NI₃↓ + 5 H₂O. Из этой формулы следует, что на 3 моля I₂ надо взять 5 молей аммиака.

 

1. Наливаю в пробирку 4.2 мл настойки йода спиртовой пятипроцентной. Количество йода в ней вычисляется по формуле m_I2= (4.2 * 0.05) г = 0.21 г. Молекулярные массы йода и аммиака равны M_I2 = 253.808 и M_NH3 = 17.0304. Это даёт m_NH3 = (m_I2/M_I2)*(5/3)*M_NH3 = 0.02348 г. С учётом того, что аммиак у меня десятипроцентный водный, нахожу объём v_NH3 = m_NH3/0.1 = 0.2348 мл. Столь малое количество жидкости сложно отмерять по делениям на пробирке. Поэтому приходится использовать мерную трубку для забора крови (капилляр Панченкова) с резиновой грушей на конце. Диаметр трубки 2 мм. Исходя из диаметра трубки вычисляется высота столба жидкости в трубке: L = m_NH3/(π * d²/4) = 7.5 см. Добавление такого количества жидкости в пробирку с настойкой йода привело к некоторому потемнению. Но йодный окрас не исчез. Из этого я делаю вывод, что реакция из Википедии: 3 I₂ + 5 NH₄OH → 3 NH₄I + NH₃•NI₃↓ + 5 H₂O при стехиометрическом соотношении количества веществ идёт не до конца. Аммиака требуется с избытком. Доливаю аммиак, доведя объем от 4.2 мл до 6.8 мл. Получается чёрная жижа - чёрный осадок и чёрная взвесь вперемешку.

 

2. Готовлю десятипроцентный раствор гидроперита в воде. При помощи мерной трубки (капилляр Панченкова) начинаю добавлять порциями гидроперит к полученной в пункте 1 чёрной жиже. После добавления четырёх порций 7.8 см + 9.0 см + 7.5 см + 10 см = 34.3 см по длине мерной трубки черная жижа превращается в жёлтую прозрачную жидкость без осадка. Добавление ещё одной порции 3 см делает жидкость бесцветной. Это соответствует длине 37.3 см по шкале мерной трубки (хотя сама трубка короче этой длины).

 

3. Провожу расчёт добавленного количества гидроперита до полного обесцвечивания по формуле v = π * d²/4 * L (в объемных единицах). В объёмных единицах это количество колеблется от 1.078 мл до 1.172 мл.  Пересчёт в массовые единицы для m_UHPX (Urea Hydrogen Peroxide) даёт пределы от 0.1078 г до 0.1172 г. После этого можно посчитать молярное соотношение йода и гидроперита ς = (m_I2/M_I2)/(m_UHPX/M_UHPX). Это соотношение находится в пределах от 0.722 до 0.664. Вторая цифра (она соответствует полному обесцвечиванию чёрной жижи) очень близка к 0.666, что соответствует дроби 2/3. Отсюда можно сделать осторожное предположение, что на две молекулы I₂ в реакции приходится три молекулы мочевины, связанной с перекисью водорода в гидроперит.

Изменено 21 Апреля, 2019 в 12:34 пользователем Ruslan_Sharipov

[Ruslan_Sharipov]

В 03.04.2019 в 14:33, yatcheh сказал:

Учитывая, что йод возвращается, можно считать его катализатором.

NH₂-CO-NH₂ + 2 H₂O₂ + EtOH --(I₂)--> EtO-CO-H + N₂ + 4 H₂O.

Уважаемый Yatcheh! Этот вариант не сходится. Йод и гидроперит - оба реагенты. Молярное отношение йода I₂ к гидропериту 2/3. Пожалуйста, предложите какой-нибудь другой вариант, который мог бы объяснить данную стехиометрию. Реакция сопровождается газовыделением. Образующийся раствор бесцветен. При высыхании раствор желтеет. После высыхания остаётся твёрдое вещество жёлтого цвета.

Изменено 21 Апреля, 2019 в 19:08 пользователем Ruslan_Sharipov

[yatcheh]

11 минуту назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Уважаемый Yatcheh! Этот вариант не сходится. Йод и гидроперит - оба реагенты. Молярное отношение йода I₂ к гидропериту 2/3. Пожалуйста, предложите какой-нибудь другой вариант, который мог бы объяснить данную стехиометрию. Реакция сопровождается газовыделением. Образующийся раствор бесцветен. При высыхании раствор желтеет. После высыхания остаётся твёрдое вещество жёлтого цвета.

 

Да и этот вариант и предложен был в умоисступлении... Интересное слово. Если его написать с одной "с", смысл его радикально изменится - "умоиступление". Всё-таки, велик и могуч русский язык!

[Ruslan_Sharipov]

9 минут назад, yatcheh сказал:

Всё-таки, велик и могуч русский язык! 

Да. Но не слова нужны, а формулы реакций. Что мне дальше делать, чтобы разгадать загадку? Какие ещё выполнить эксперименты?

[yatcheh]

9 минут назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Да. Но не слова нужны, а формулы реакций. Что мне дальше делать, чтобы разгадать загадку? Какие ещё выполнить эксперименты?

 

Честно - не знаю. В области когнитивного консонанса я не усматриваю адекватных концепций обсуждаемого феномена.