Όλοι οι μαθητές γνωρίζουν ότι το θειϊκό οξύ είναι δυνατόν να αντιδρά με τρεις τρόπους:

  1. ως οξύ
  2. ως οξειδωτικό μέσο
  3. ως αφυδατικό

Ωστόσο, ένα λιγότερο γνωστό πείραμα είναι η αφυδάτωση του υπερμαγγανικού οξέος HMnO4. Το υπερμαγγανικό οξύ σχηματίζεται από την αντίδραση οξέος-βάσης του υπερμαγγανικού καλίου (VII) (ΚΜnΟ4)  με το θειϊκό οξύ. Το προϊόν που προκύπτει είναι το οξείδιο του μαγγανίου (VII) (Mn2O7) το οποίο και αντιδρά βίαια με οργανικές ενώσεις  και αυτό μπορεί εύκολα να γίνει αντιληπτό χρησιμοποιώντας βαμβάκι.

Θα χρειαστούμε:

  • 2cm3 πυκνό θειϊκό οξύ
  • 1g ΚΜnΟ4
  • 2 υάλους ωρολογίου
  • Θερμαντικό μέσο
  • Βαμβάκι
  • Γυάλινη ράβδο

Προετοιμασία

Για να πραγματοποιηθούν τα πειράματα με απόλυτη ασφάλεια, επιβάλλεται να δουλεύετε σε ένα πολύ καλά αεριζόμενο χώρο.

Αρχικά, τοποθετήστε τις δύο υάλους ωρολογίου στο μάτι θέρμανσης. Στο πρώτο τοποθετήστε 2cm3 από το πυκνό θειϊκό οξύ και στο άλλο με τη βοήθεια μίας σπάτουλας το υπερμαγγανικό κάλιο KMnO4 , σε τόση ποσότητα όσο η μύτη της σπάτουλας. Πάνω στον πάγκο εργασίας, τοποθετήστε το βαμβάκι. Προτιμήστε πάγκο από πλακάκια και μάρμαρο και αποφύγετε ρητώς, πάγκους από ξύλο και πλαστικές επιφάνειες, καθότι υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς.

Χρησιμοποιείστε μια γυάλινη ράβδο, μήκους τουλάχιστον 30cm ώστε να είστε σε ασφαλή απόσταση από την επιφάνεια εργασίας. Τοποθετήστε την άκρη της ράβδου στο πυκνό θειϊκό οξύ ώστε να πάρετε σχεδόν μία σταγόνα. Μεταφέρεται αυτήν τη σταγόνα στο υπερμαγγανικό κάλιο KMnO4 και με την ίδια ράβδο ακουμπήστε το βαμβάκι που βρίσκεται στον πάγκο εργασίας.

Μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα θα σχηματιστεί οξείδιο του μαγγανίου (VII) Mn2O7 και το βαμβάκι θα αναφλεγεί.

Προσοχή! Παράλληλα θα σχηματιστεί αέριο MnO2 από την αναγωγή του Mn2O7. Για το λόγο αυτό χρειάζεται το πείραμα να λάβει χώρα σε καλά αεριζόμενο χώρο.

Απομάκρυνση και Καθαρισμός

Η απομάκρυνση των προϊόντων πρέπει να γίνει εφόσον έχει ολοκληρωθεί η αντίδραση.

Όσα αντιδραστήρια και όσα εργαλεία έχουν έρθει σε επαφή με το ΚMnO4 πρέπει να τοποθετηθούν σε ένα μπώλ με νερό. Όσο από το Mn2O7 δεν έχει αντιδράσει, μέσα στο νερό θα υδρολυθεί σε HMnO4 και θα προκύψει αραιό διάλυμα HMnO4, το οποίο μπορείτε να το αποχύσετε  στο νεροχύτη με άφθονο τρεχούμενο νερό.

Χημεία της αντίδρασης

Στόχος του παραπάνω πειράματος είναι να διασκεδάσουμε αλλά και να διδαχθούμε τη δραστικότητα του οξέος.

Αρχικά το θειϊκό οξύ αντιδρά ως οξύ, πρωτονιώνοντας  το MnO4- ώστε να σχηματιστεί HMnO4.

Εικόνα9

Για αυτούς που γνωρίζουν ήδη τη χημεία της αντίδρασης οξέος-βάσης, το παραπάνω πείραμα αποτελεί μια πολύ καλή ευκαιρία να συζητήσουμε τα συζυγή οξέα-βάσεις.

Το KMnO4  είναι μια ασθενής βάση, άλας ισχυρού οξέος.Το όξινο θειϊκό κάλιο KHSO4  είναι και αυτό μια πολύ ασθενής βάση, το άλας ενός ισχυρού οξέος. Με πολύ απλά μαθηματικά μπορούμε να υπολογίσουμε τη σταθερά ισορροπίας της παραπάνω αντίδρασης:

Πρώτα γράφουμε την έκφραση της σταθεράς ιοντισμού:

Εικόνα8

 

και
Εικόνα7

Η δεύτερη αντίδραση λαμβάνει χώρα από την αντίθετη κατεύθυνση- η χημική αντίδραση γράφεται με τέτοιο τρόπο  ώστε η σταθερά ισορροπίας της πρωτονίωσης του MnO4- είναι το αντίστροφο του  1/10-(-2.5)

Εικόνα4

Εικόνα6

Πηγή:www.rsc.org

 

 

About the Author
Δρ Ιωάννης Σ. Καλαμαράς


Χημικός Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών