Путешествие по пероксидным морям. Задача №7

1.

Путешестивие по
пероксидным
морям
Задача №7 от команды "Дети Менделеева"

2.

Задачи
Ход работы
• Объяснить принцип разложения пероксида
водорода
• Выяснить, какие элементы могут выступать катализатором
• Узнать какие характеристики материала, катализатора и
"пловца" в целом влияют на его скорость
• Рассказать, как я добился оптимальных свойств конкретно
для моих "пловцов"

3.

Пероксид водорода
ПЕРОКСИД ВОДОРОДА – (старое название –
перекись водорода), соединение водорода и
кислорода Н2О2, содержащее рекордное количество
кислорода – 94% по массе. В молекулах Н2О2
содержатся пероксидные группы –О–О–, которые во
многом определяют свойства этого соединения.
Это неустойчивое соединение, которое разлагается в
присутствии катализатора с выделением большого
количества тепла.

4.

Катализаторы
Катализатор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не
входящее в состав продуктов реакции. Количество катализатора, в отличие
от реагентов, после реакции не изменяется. Важно понимать, что
катализатор не участвует в реакции. Они обеспечивают более быстрый
путь для реакции, катализатор реагирует с исходным веществом,
получившееся промежуточное соединение подвергается превращениям и
в конце расщепляется на продукт и катализатор. Затем катализатор снова
реагирует с исходным веществом, и этот каталитический цикл многократно
повторяется.

5.

Реакция разложения H2O2
Реакция разложения Н2О2 часто протекает по радикально-цепному
механизму, при этом роль катализатора заключается в
инициировании свободных радикалов. Так, в смеси водных
растворов Н2О2 и Fe2+ (так называемый реактив Фентона) идет
реакция переноса электрона с иона Fe2+ на молекулу H2O2 с
образованием иона Fe3+ и очень неустойчивого анион-радикала
[H2O2], который сразу же распадается на анион ОН– и свободный
гидроксильный радикал ОН.

6.

Самые эффективные катализаторы для H2O2
Одним из самых эффективных катализаторов оказался золь
металлического осмия: сильное каталитическое действие его
наблюдалось даже при разведении 1:109, т.е. 1 г Os на 1000 т воды.
Активными катализаторами являются коллоидные растворы
палладия, платины, иридия, золота, серебра, а также твердые
оксиды некоторых металлов.

7.

Характеристики "пловца"
На характеристики "пловца" влияет несколько вещей:
- плотность материала.
- интенсивность катализатора реагирования с пероксидом водорода.
- форма "пловца".
- площадь покрытия катализатором.

8.

Компоненты для создания "пловцов"
В школьной лаборатории химии я взял некоторые компоненты:
• Несколько железных микрошариков (4мм)
• Немного медной проволоки
• Газовая горелка
• Тигель

9.

Оптимальные свойства
"пловцов"
Чтобы добиться оптимальных свойств своих микрошариков я
решил логически подумать. Поскольку медь не настолько
интенсивно выделяет кислород как та же платина, то
соответственно шарики должны быть очень маленькими, а также
площадь покрытия медью должна быть существенной.

10.

Особенности выбранных материалов
Я выбрал железные микрошарики, потому что железо никак не
реагирует в пероксиде водорода (3%), а медь, потому что она при
реакции выделяет кислород, что дает шарикам возможность двигаться.

11.

Создание "пловцов"
Я взял медную проволоку, поместил её в тигель и начал
плавить. Доведя до расплавленного состояния, я взял
несколько микрошариков щипцами и, соблюдая все меры
техники безопасности, окунул наполовину в медь и оставил
остывать.

12.

Поведение "пловцов"
в пероксиде водорода
Окунув микрошарики в воду я увидел, что пошла реакция меди и
пероксида водорода с выделением кислорода, что в свою очередь
двигало шарики в хаотичном направлении некоторое время.

13.

Вычисление
скорости "пловцов"
Чтобы узнать скорость своих "пловцов" я взял пластмассовую
бутылку (15см в длину) и разрезал её поперёк, тем самым
создав что-то на подобие "пластмассового корабля". Я набрал
в эту половину бутылки пероксида водорода и взял
несколько микрошариков. Также я взял таймер, чтобы
замерить время, за которое микрошарики проплывут всю
дистанцию (~15см).

14.

Скорость "пловцов"
После проведения нескольких замеров я получил время, за
которое микрошарики проплывали расстояние в 15см.
Это время составило ~1,8сек
Скорость можно вычислить по формуле V = S / t. Подставив
значения получаем 0,15 / 1,8 = ~ 0,08м/с.

15.

ВЫВОД
Таким образом, создав своих "пловцов", я понял, что
обычный пероксид водорода (перекись водорода),
обладает большими возможностями в различных
соединених.

16.

Список использованной
литературы
• Долгоплоск Б.А., Тинякова Е.И. Генерирование свободных
радикалов и их реакции. М., Химия, 1982
• Химия и технология перекиси водорода. Л., Химия, 1984