Οξειδοαναγωγή και διοξείδιο του αζώτου

Cu + 4HNO₃ (πυκνό διάλυμα) →  Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

  

Ο χαλκός (Cu) μεταβάλλει τον αριθμό οξείδωσής του από 0 σε +2, δηλαδή οξειδώνεται, άρα δρα ως αναγωγικό σώμα.

Το άζωτο (Ν) μεταβάλλει τον αριθμό οξείδωσής του από +5 σε +4, δηλαδή ανάγεται, άρα το ΗΝΟ₃ δρα ως οξειδωτικό σώμα.

Το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ₂) που παράγεται, είναι τοξικό αέριο.
Συμβάλλει στη δημιουργία ασθματικών καταστάσεων και αναπνευστικών προβλημάτων, καθώς είναι από τα συστατικά που δημιουργούν τη φωτοχημική αιθαλομίχλη ("νέφος") κυρίως τους καλοκαιρινούς μήνες. 
Σε συνθήκες βροχής, μαζί με το ΝΟ, σχηματίζουν, αντιδρώντας με το νερό, νιτρικό οξύ (όξινη βροχή), ενώ σε συνθήκες υψηλής υγρασίας σχηματίζουν ατμούς νιτρικού οξέος, οι οποίοι είναι δυνατόν να εισχωρήσουν στο αναπνευστικό σύστημα προκαλώντας του σοβαρές βλάβες. Τα μικροσωματίδια που σχηματίζονται, επίσης, μπορούν να εισχωρήσουν στα πλέον ευαίσθητα σημεία των πνευμόνων και να προκαλέσουν εμφύσημα και βρογχίτιδα και να επιδεινώσουν καρδιακές παθήσεις.
Σε πειράματα που έγιναν σε ζώα που εκτέθηκαν σε ατμόσφαιρα με υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του αζώτου παρατηρήθηκαν αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές βλάβες στους πνεύμονες καθώς και βιοχημικές μεταβολές. Σε μικρότερες συγκεντρώσεις αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα εμφανίστηκαν αλλοιώσεις σε ιστούς, εμφράξεις των βρογχιολίων και μεγαλύτερη ευπάθεια σε μικροβιακές λοιμώξεις του αναπνευστικού συστήματος.
Το τελικό συμπέρασμα είναι ότι οι υψηλές συγκεντρώσεις του διοξειδίου του αζώτου είναι βλαπτικότερες για την υγεία ανθρώπων και ζώων σε σχέση με τις επί μακρότερο χρόνο εκθέσεις χαμηλών συγκεντρώσεων.  

H Οδοντόκρεμα του Ελέφαντα

Υλικά

50-100 mL διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου 30% (Η₂Ο₂)

κορεσμένο διάλυμα ιωδιούχου καλίου (ΚΙ

υγρό απορρυπαντικό πλυσίματος πιάτων

χρωστικές τροφίμων

ογκομετρικός κύλινδρος 500 mL

Διαδικασία

1.   Φορέστε τα γάντια και γυαλιά ασφαλείας. Το ιώδιο από την αντίδραση μπορεί να λεκιάσει επιφάνειες οπότε ίσως να θέλετε να καλύψει το χώρο εργασίας σας με μια ανοιχτή σακούλα σκουπιδιών ή ένα στρώμα από χαρτί κουζίνας.

2.   Χύστε ~ 50 ml διαλύματος υπεροξειδίου υδρογόνου 30% μέσα στην ογκομετρική φιάλη.

3.   Ρίξτε λίγο απορρυπαντικό πιάτων και ανακατέψτε.

4.   Μπορείτε να τοποθετήσετε 5-10 σταγόνες χρωστικής τροφίμων κατά μήκος του τοιχώματος του κυλίνδρου για να μοιάζει ο αφρός ριγέ οδοντόπαστα.

5.   Προσθέστε ~ 10 mL διαλύματος ιωδιούχου καλίου. Μη σκύβετε πάνω από τον κύλινδρο όταν το κάνετε αυτό, καθώς η αντίδραση είναι πολύ ισχυρή και μπορεί να πιτσιλιστείτε ή ακόμα και να καείτε από τον ατμό.

Παραλλαγές

 Μπορείτε να προσθέσετε 5 γραμμάρια αμύλου στο υπεροξείδιο του υδρογόνου. Όταν προστεθεί το ιωδιούχο κάλιο, ο αφρός που σχηματίζεται θα έχει φωτεινές και σκοτεινές κηλίδες από την αντίδραση του αμύλου με το ιώδιο (στην ουσία Ι₃^-)

 Επίσης μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μαγιά αντί για ιωδιούχο κάλιο. Έτσι ο αφρός παράγεται πιο αργά.

  Η Χημεία της Οδοντόκρεμας του Ελέφαντα

Η συνολική εξίσωση για την αντίδραση αυτή είναι :

2 H₂O_2(aq) → 2 H₂O_(l) + O_2(g) 

Ωστόσο, η διάσπαση του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο καταλύεται από το ιόν ιωδίου, σχηματίζοντας ενδιάμεσα υποϊωδιώδες ιόν (θεωρία των ενδιαμέσων προϊόντων)

H₂O_2(aq) + Ι^-_(aq) → OI^- _(aq) + H₂O_(l)

H₂O_2(aq) + OI^- _(aq) → Ι^-_(aq) + H₂O_(l) + O_2(g) 

Το απορρυπαντικό πιάτων συλλαμβάνει το οξυγόνο ως φυσαλίδες. Η χρωστική τροφίμων μπορεί να χρωματίσει τον αφρό. Η θερμότητα από την εξώθερμη αυτή αντίδραση είναι τέτοια ώστε ο αφρός βγαίνει με μορφή ατμού. 

Χημεία και έρωτας...

Διαβάστε δυο σχετικά άρθρα

Έχει χημικό τύπο ο έρωτας ;

Ο έρωτας είναι θέμα χημείας

Θειοκυανιούχος υδράργυρος - Το "φίδι του Φαραώ"

Είναι ένα σταθερό στερεό σε θερμοκρασία δωματίου που έχει την εμφάνιση λευκής σκόνης. Μπορεί επίσης να είναι γκρίζο στο χρώμα, ανάλογα με την καθαρότητα.  Είναι εμπορικά διαθέσιμο, αν και ακριβό. 

Ο θειοκυανιούχος υδράργυρος Hg(SCN)₂ χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν σε πυροτεχνήματα προκαλώντας φαινόμενο γνωστό ως "ερπετό του Φαραώ" ή "φίδι του Φαραώ". Όταν η ένωση θερμανθεί με μια αρκετά ισχυρή πηγή θερμότητας, γίνεται μια ταχεία εξώθερμη αντίδραση η οποία παράγει μια μεγάλη μάζα της περιέλιξης - φίδι. Μια διακριτική φλόγα η οποία συχνά είναι μπλε, αλλά μπορεί επίσης να εμφανιστεί σε κίτρινο-πορτοκαλί συνοδεύει την καύση. Το χρώμα του στερεού που προκύπτει μπορεί να κυμαίνεται από σκούρο γκρι γραφίτη έως ανοιχτό καφέ στο χρώμα με το εσωτερικό γενικά πολύ σκοτεινότερο από το εξωτερικό.
Για κάποιο χρονικό διάστημα, ένα προϊόν που ονομαζόταν πυροτέχνημα "Pharaoschlangen" ήταν στη διάθεση του κοινού στη Γερμανία, αλλά τελικά απαγορεύτηκε όταν ανακαλύφθηκαν οι τοξικές ιδιότητες του προϊόντος : πολλά παιδιά βρήκαν το θάνατο όταν έτρωγαν κατά λάθος το στερεό που παρέμενε, .

Αν και μερικοί άνθρωποι το χρησιμοποιούν ακόμη για το σκοπό αυτό, γενικά πρέπει να αποφεύγεται η χρήση του, λόγω της παραγωγής τοξικών αερίων όταν συμβεί αυτή η αντίδραση.

Δείτε το "φίδι του Φαραώ" στο βίντεο εδώ

Μια παρόμοια, λιγότερο ακραία, εφαρμογή μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα πυροτέχνημα γνωστό ως "μαύρο φίδι". Αυτό συνήθως αποτελείται από μαγειρική σόδα (όξινο ανθρακικό νάτριο) και ζάχαρη. Το μείγμα θερμαίνεται και το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από τη διάσπαση του όξινου ανθρακικού νατρίου και την καύση της ζάχαρης διογκώνει το παραγόμενο στερεό. Δείτε το σχετικό βίντεο εδώ

ΚΑΛΗ ΧΡΟΝΙΑ !

CHEMISTREE !...

Η Χημεία πάει με όλα …

Χημεία και μαγειρική (μοριακή γαστρονομία)

Χημεία και συντήρηση έργων τέχνης

Χημεία και λογοτεχνία

Χημεία και μουσική (μια από τις συναντήσεις τους)

Θερμοχημεία Β΄Λυκείου Θετικής κατ/σης

Τα  διαμάντια είναι παντοτινά . . .

Δίνονται οι θερμοχημικές εξισώσεις : Cγραφίτης  + Ο2(g) --> CO2(g)    ΔΗ1 = –393kJ  (1) Cδιαμάντι  + Ο2(g) --> CO2(g)    ΔΗ1 = –395kJ   (2) Να βρεθεί η ενθαλπία της αντίδρασης : Cγραφίτης  -->   Cδιαμάντι.

ΛΥΣΗ

Αντιστρέφουμε την (2) και την προσθέτουμε στην (1)

C_{γραφίτης}  + Ο_2(g) --> CO_2(g)    ΔΗ₁ = –393kJ  (1)

CO_2(g)  --> C_{διαμάντι}  + Ο_2(g)   ΔΗ₁΄ = 395kJ   (2΄)

        C_{γραφίτης}  -->  C_{διαμάντι}            ΔΗ = 2kJ

Είναι λοιπόν τόσο εύκολο να μετατραπεί ο γραφίτης σε διαμάντι ;

Το διαμάντι και ο γραφίτης είναι δύο αλλοτροπικές μορφές του άνθρακα.

Ήταν το 1797, όταν, προς μεγάλη έκπληξη όλων, ανακαλύφθηκε ότι τα διαμάντια ήταν καθαρός άνθρακας. Θα μπορούσε λοιπόν ο γραφίτης – η άλλη μορφή του άνθρακα – να μετατραπεί στον πολύτιμο "ξάδερφό" του ;

Οι προσπάθειες ήταν πάρα πολλές, αλλά χωρίς αποτέλεσμα.

Το 1938 παρουσιάστηκε μια πλήρης θερμοδυναμική ανάλυση του προβλήματος, αποδεικνύοντας ότι είναι αδύνατο σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης να παρασκευαστούν διαμάντια από γραφίτη.

Αλλά υπήρχαν κάποιες συνθήκες στις οποίες η μετατροπή του γραφίτη σε διαμάντι ήταν τουλάχιστον θεωρητικά δυνατή. Τελικά το 1955 η General Electric ανακοίνωσε ότι οι επιστήμονές της είχαν παρασκευάσει συνθετικά διαμάντια, χρησιμοποιώντας πίεση 100.000 ατμόσφαιρες και θερμοκρασίες πάνω από 2800^oC . Σήμερα η General Electric παρασκευάζει πάνω από 1.000.000 καράτια (καράτι : 200 χιλιοστά του γραμμαρίου) ετησίως, χρησιμοποιώντας διαφορετικές πρώτες ύλες και συνθήκες. Τα διαμάντια αυτά είναι κατώτερης ποιότητας από τα ορυκτά και χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία, λόγω της σκληρότητάς τους, ως εργαλεία κοπής.

Η εξαγωγή διαμαντιών, που συχνά γίνεται σε εμπόλεμες ζώνες της Αφρικής, θεωρείται μια από τις πιο "αιματοβαμμένες" και ηθικά αμφισβητούμενες οικονομικές δραστηριότητες διεθνώς ("blood diamonds"). Τα διαμάντια, εκτός από κοσμήματα, χρησιμοποιούνται σε διάφορα προϊόντα, όπως κοπτικά εργαλεία, ιατρικά κ.ά.

Το πάθος για τα διαμάντια ξεπερνάει κάθε αλλαγή καταστάσεων και αντέχει στο πέρασμα των καιρών, παραμένοντας απόδειξη ισχύος, ή, όπως έθιξε το ζήτημα η Μέριλιν Μονρόε, τραγουδώντας σε μια ταινία της "diamonds are the girls' best friends"...