Zahřívání a čištění kovů: měď, hliník a železo

1         Zahřívání a čištění kovů: měď, hliník a železo

Čas: 25 minut

1.2       Pomůcky a chemikálie

Asi dvacet centimetrů dlouhé dráty z hliníku, mědi a oceli (železo) o průměru cca1,2 mm, plíšky z těchto kovů o rozměru cca 3x6 cm, kahan, sirky, kádinky, ethanol, pilník, dlaždice, chemické kleště (kombinované kleště), papírový ubrousek a bílý hadřík, směs koncentrovaných kyselin dusičné, trihydrogenfosforečné a octové v objemovém poměru 1:1:1.

1.3       Princip

Při zahřívání kovů na vzduchu se na jejich povrchu vytváří vrstvička oxidů. Vlastnosti těchto oxidů jsou specifické a mohou nám pomoci tyto kovy odlišit. Pokud chceme tyto oxidy z povrchu kovů odstranit, můžeme využít metody mechanické a chemické (redoxní).

1.4       Postup 1

Čisté a v ethanolu odmaštěné dráty vložte poslední čtvrtinou do plamene plynového kahanu a zahřívejte v nesvítivé části plamene. Drát držte klidně a pozorujte nejprve barevné změny. Počkejte, které dráty začnou tát (měnit tvar). Podle pořadí tání drátů přiřaďte hodnoty teploty tání do tabulky. Nabídnuté hodnoty teplot tání jsou:660 °C,1090 °C,1539 °C. Pak dráty vyjměte z plamene a nechte pomalu vychladnout na dlaždici. Postup ještě jednou zopakujte. Dráty po vychladnutí zkuste očistit nejprve papírovým ubrouskem a pak bílým hadříkem. Stopy na papíře a tkanině mají určitou barvu, zapište si ji. Nakonec obruste drátky pilníkem nad bílým papírem.

Postup 2 (skupinový)

Kovové plíšky zahřívejte v nesvítivém plameni plynového kahanu a pozorujte. V době, kdy jsou rozehřány na vysokou teplotu je ponořte do kádinky s ethanolem a zaznamenejte změny. Pokud nedojde k vyčištění plechu v ethanolu, očistěte jej po vychladnutí pilníkem nad bílým papírem.

Postup 3 (demonstrační)

Kovové plíšky zahřívejte v nesvítivém plameni plynového kahanu a pozorujte. Když jsou rozehřány na vysokou teplotu, nechte je vychladnout na dlaždici. Vychladlé plíšky ponořte do kádinky s teplým roztokem kyseliny dusičné, octové a fosforečné maximálně na 10 sekund. Vyjměte, opláchněte vodou a pozorujte.

1.5       Otázky a úkoly pro žáky

1)     Vyplňte tabulku podle pozorování:

2)        Popište, co se stalo s jednotlivými kovovými dráty při zahřívání v plameni kahanu

3)        Který drát začal tát jako první

4)        Doplňte a vyčíslete rovnice reakci a doplňte barvu produktů podle pozorování:

Al + O₂  →

Fe + O₂  →

1.6       Metodické poznámky

Dráty by neměli být silně zoxidované a mastné. Pokud by byl problém udržet dráty v chemických kleštích, používejte kombinované kleště (kombinačky). Pokud je to možné, umožněte žákům, aby zahřívali kovy blízko výlevky nebo přímo u umyvadla s vodou. Poučte je o bezpečnosti práce a opatrnosti s manipulací se žhavými kovy. Směs kyselin připravte předem. Kyseliny slévejte opatrně a směs průběžně ochlazujte vodou. Teplota kyselin před ponořením kovů by měla být přibližně50 °C, neměly by vařit. Plíšky do směsi kyselin ponořte pomocí chemických kleští a s nasazeným obličejovým štítem nebo brýlemi. Kovy vyjměte z kyselin asi po 5-10 sekundách. Protože se při reakci s kyselinami tvoří řada plynů a také se vypařují kyseliny, zajistěte dobré větrání nebo mějte kádinku pro čištění umístěnu v digestoři! Pokud tuto směs používáte déle (pro několikeré čištění) zbarví se do zelena. To můžete využít k další otázce pro žáky.

hliník se v plameni roztaví, ale neodkapává