Postupné reakce železa

Koordinační, rovněž komplexní, sloučeniny obsahují jednu nebo více komplexních částic. Koordinační částice obsahuje centrální atom nebo ion, na který jsou pomocí koordinačně kovalentní vazby vázané ligandy. Jelikož koordinačně kovalentní vazba je vazbou donor-akceptorovou, vystupují v roli centrálního atomu nejčastěji přechodné kovy (d-kovy) mající neobsazené valenční orbitaly (akceptory elektronů). 

Mezi ligandy lze nalézt jak anionty, tak neutrální molekuly (např. Cl−, CN−, OH−, H2O, CO, NH3, ...), které obsahují atom s alespoň jedním volným elektronovým párem (donory elektronů). Výsledná komplexní částice může být aniontem, kationtem nebo neutrální molekulou a píše se do hranaté závorky. Na centrálním atomu může být vázané různé množství ligandů, nejčastější je koordinační číslo 4 a 6. Většina koordinačních sloučenin se vyznačuje sytou barevností. Tvorba názvů koordinačních sloučenin vychází ze systematického názvosloví.

Úkol: Podle reakčního schématu proveďte postupné reakce železa a pozorujte změny skupenství a zabarvení.

Pomůcky: Zkumavky, stojan na zkumavky, držák na zkumavky, kapátka, kahan, zápalky.

Chemikálie: Práškové Fe H2SO4 (H314 žíravina), HNO3 (H314 žíravina, H272 oxidant), KSCN (H332, H312, H302 zdraví škodlivý), NaOH (H314 žíravina), HCl (H314 žíravina, H335 dráždí dýchací cesty, H290 korozivní pro kovy), K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6], H2O2 (H302 zdraví škodlivý při požití, H318 poškozuje oči).

Pracovní postup:

V pořadí reakcí postupujte podle následujícího schématu, reakce na sebe navazují, proto nic nevylévejte! Podle seznamu chemikálií před zahájením práce doplňte reaktanty a své úvahy konzultujte s učitelem. Do protokolu budete uvádět zbarvení a skupenství všech vzniklých meziproduktů a produktů, proto si je poznamenejte do laboratorního sešitu. Ve zkumavkách není třeba reaktanty promíchávat tyčinkou, postačí mírné protřepání. Všechny výsledné produkty demonstrujte učiteli. V rámci bezpečnosti práce mějte na sobě vždy laboratorní plášť, ochranné brýle a udržujte pořádek na pracovišti.

• Postupujte po horní větvi schématu (Obr. 1). Do zkumavky pomocí špachtle převeďte malé množství práškového železa (na špičku špachtle) a přidejte 2 ml kyseliny sírové (1.). Zkumavku umístěte do držáku na zkumavky a opatrně zahřívejte reakční směs pomocí kahanu až do ukončení reakce. Dodržujte bezpečnost práce!
• Ze vzniklého čirého roztoku odlijte polovinu do další zkumavky. S jednou polovinou proveďte reakci číslo 2., přidáním příslušeného činidla (2 ml), které jste vybrali z výpisu chemikálií, tak, aby vznikl žádaný produkt.
• S druhou polovinou reakční směsi proveďte reakci číslo 6. přidáním několika kapek činidla, které jste vybrali z výpisu chemikálií.
• Sraženinu, která vznikla reakcí v kroku 2. opět rozdělte na poloviny do dvou zkumavek. V jedné zkumavce proveďte reakci číslo 3. (2 ml činidla), ve druhé zkumavce proveďte reakci číslo 5. (2 ml činidla).
• K roztoku, který vznikl reakcí číslo 3. přidejte činidlo, které jste vybrali z chemikálií pro krok 4. (2 ml) a pozorujte změnu zabarvení.
• Pokračujte spodní větví schématu. Tento krok je vhodné provést v digestoři. Do zkumavky pomocí špachtle převeďte malé množství práškového železa a přidejte 2 ml zředěné kyseliny dusičné (I.).
• Vzniklý roztok rozdělte na poloviny do dvou zkumavek. Do první zkumavky přidejte činidlo (2 ml), které jste vybrali pro reakci číslo II. Do druhé zkumavky přidejte činidlo, které jste vybrali pro reakci číslo V. (několik kapek).
• K produktu reakce II. přidejte činidlo, které jste vybrali pro reakci III. (2 ml).
• Následně přidejte činidlo reakce IV. (2 ml) a pozorujte změnu zabarvení.
• Umyjte všechny zkumavky ve vodě, ukliďte laboratorní stůl a předejte jej učiteli.

Obsah protokolu:

Po dokončení práce zpracujte protokol z laboratorní úlohy, který bude obsahovat následující náležitosti:

• Jméno a příjmení, třída, datum. 
• Název a cíl práce. 
• Není třeba uvádět pracovní postup, ale je nezbytné uvést doplněné reakční schéma včetně všech reaktantů, meziproduktů a produktů, doplněné o jejich skupenství a zbarvení.
• Vyčíslené rovnice všech reakčních kroků, včetně názvů produktů.
• Pojmenování typu reakce - oxidační/redukční, komplexotvorná, neutralizační, atp.
• Závěr.