Виявлення міграції йонів за допомогою індикаторного паперу

Дослідження поведінки кислоти та основи під дією постійної напруги.

Речовини, такі як розчинені солі або кислоти, складаються із заряджених частинок, які рухаються в електричному полі. Рух/міграцію заряджених частинок можна наглядно продемонструвати за допомогою індикатора або на індикаторному папері.

У цьому експерименті смужки індикаторного паперу, змочені в розчині нітрату калію, розміщують поверх двох мідних електродів. На середину кожної зі смужок наносять краплю соляної кислоти або розчину гідроксиду натрію. Після подання напруги спостерігають переміщення/міграцію іонів на папері, оскільки, наприклад, іони гідроксонію на індикаторному папері викликають червоне забарвлення і поступово мігрують до катода.

попередні знання

Принцип

• Ступінь складності інтерпретації експерименту може змінюватися залежно від попередніх знань.
• За наявності достатніх знань можна також обговорити проблему водневого зв'язку і протонного обміну.

• Іони мігрують до катода й анода відповідно через різний заряд іонів гідроксонію та гідроксиду.
• Це ілюструється зміною кольору на папері pH.

Мета навчання

• Кислоти та луги складаються з іонів. При подачі напруги іони гідронію мігрують до катода, а іони гідроксиду - до анода.
• Цю міграцію йонів можна виявити за допомогою смужки індикаторного паперу.

Завдання

• Перевірте, як поводяться кислоти і луги при подачі постійної напруги.
• Під'єднайте до батареї два електроди, кожен зі смужкою індикаторного pH-паперу.
• Через п'ять хвилин дослідіть реакцію pH-паперу.
• Проведіть аналіз результатів спостереження та визначте напрямок переміщення (міграції) йонів. Отримайте загальне уявлення про різнозаряджені йони кислоти та основ і визначте причину різної швидкості міграції йонів.

Типовий приклад повсякденного використання лугу.

Луги та кислоти відіграють важливу роль у нашому повсякденному житті. Луги використовуються у багатьох галузях промисловості, наприклад, для виробництва засобів для чищення або мила. Кислоти можна знайти в різних продуктах харчування, таких як синильна кислота в мигдалі. В організмі людини синтез амінокислот є одним із важливих процесів.

Кислоти та луги також мають велике значення в хімічній промисловості. Сірчана кислота, наприклад, діє як каталізатор у багатьох промислових механізмах реакції в органічній хімії. У цьому експерименті досліджується поведінка кислоти та основи під дією постійної напруги.

• Через п'ять хвилин після під'єднання електродів до постійної напруги дослідіть закріплені на електродах смужки індикаторного pH-паперу, на яких є по одній краплі кислоти та основи відповідно. Запишіть свої спостереження та відобразіть зміни на малюнку.
• Сформулюйте висновки, отримані з Ваших спостережень. І, нарешті, розгляньте причини, через які міграція йонів на двох смужках індикаторного pH-паперу відбувається з різною швидкістю.

Напрямок розподілу іонів.

• Вставте два мідні електроди в рифлену ванночку на відстані двох-трьох пазів від краю (рис. зверху ліворуч).
• Прикріпіть затискачі типу "крокодил" зі з'єднувальними провідниками до мідних електродів ( рис. зверху праворуч - рис. внизу ліворуч).
• І, нарешті, перевірте, чи правильно вставлені та під'єднані електроди!

• Чітко позначте центр двох універсальних індикаторних смужок олівцем (рис. угорі ліворуч).
• Потім занурте їх у розчин нітрату калію (рис. угорі праворуч).
• Висушіть смужки між двома фільтрувальними паперами після того, як вони добре змочуються (рис. внизу праворуч).

• Розмістіть універсальні індикаторні смужки поверх двох мідних електродів так, щоб між ними було провідне з'єднання (рис. зліва).
• Смужки не повинні торкатися або провисати. Міцно притисніть їх до мідної пластини, щоб вони не могли зісковзнути.
• Переконайтеся, що Ви правильно виконали всі етапи налаштування! Неточності в експериментальній установці можуть призвести до неточних або помилкових результатів експерименту!

• Наберіть трохи розведеної соляної кислоти однією з піпеток.
• Нанесіть одну краплю в центр позначки універсальної індикаторної смужки (рис. вище).
• Використовуючи другу піпетку, помістіть краплю розведеного розчину гідроксиду натрію в центр позначки на другій універсальній індикаторній смужці (рис. нижче).

• Підключіть мідні електроди до батареї за допомогою з'єднувальних провідників і затискачів типу "крокодил" (рис. ліворуч).
• Завершіть експеримент через 5 хвилин, від'єднавши батарею.
• За допомогою пінцета видаліть індикаторні смужки паперу та дослідіть їх на наявність градієнта кольору.

Запишіть свої спостереження.

Намалюйте зміну кольору індикаторного паперу!