اختبارات الأكسدة والاختزال اللونية – KMnO₄ و KI، وحالات تأكسد الفاناديوم، ومعايرة Fe²⁺
الكيمياءالتفاعلات والأكسدة والاختزال15–16 سنةمختبر افتراضي
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلشاشة الاختبارات: أضف KMnO₄ المحمض قطرة قطرة (يتحول من البنفسجي إلى عديم اللون) أو K₂Cr₂O₇ المحمض (من البرتقالي إلى الأخضر) للتعرف على العوامل المختزلة، وأضف KI (من عديم اللون إلى الأصفر البني، والأزرق المسود مع النشا) للتعرف على العوامل المؤكسدة، مع أنبوب ضابط ووضع للمواد المجهولة وجدول للنتائج. شاشة الفاناديوم: يختزل الخارصين في الحمض أيون VO₂⁺ (أصفر، +5) مرورًا بأيون VO²⁺ (أزرق، +4) ثم V³⁺ (أخضر، +3) حتى V²⁺ (بنفسجي، +2)، وتبيّن جهود الأقطاب القياسية إلى أي حد يمكن أن يصل القصدير أو الحديد (II). شاشة المعايرة: عاير Fe²⁺ بمحلول KMnO₄ أو K₂Cr₂O₇، وسجّل أحجام المعايرة المتوافقة، واحسب التركيز.
الدرس: العوامل المؤكسدة والمختزلة وأعداد التأكسد وأنصاف التفاعلات؛ اختبارات الأكسدة والاختزال اللونية؛ حالات تأكسد الفاناديوم؛ معايرات الأكسدة والاختزال
ماذا تعرض
يكتسب العامل المؤكسد إلكترونات فيُختزل، ويفقد العامل المختزل إلكترونات فيتأكسد. وتجعل تغيرات اللون ذلك سهل الملاحظة. فالبرمنجنات المحمضة بنفسجية، لكن صورتها المختزلة Mn²⁺ تكاد تكون عديمة اللون، لذا يزيل العامل المختزل لونها؛ ويتحول ثنائي الكرومات (VI) المحمض من البرتقالي إلى Cr³⁺ الأخضر. وتتأكسد أيونات اليوديد عديمة اللون إلى اليود البني الذي يحوّله النشا إلى أزرق مسود، لذا يُستعمل اليوديد للكشف عن العوامل المؤكسدة. ويُظهر الفاناديوم أربع حالات تأكسد بأربعة ألوان، وتتنبأ جهود الأقطاب القياسية بالعامل المختزل الذي يمكنه الوصول إلى كل منها.
طريقة الاستخدام
في «الاختبارات» اختر «الكاشف» و«المادة»، واضغط «+1 قطرة» أو «+5 قطرات» وقارن الأنبوب بالأنبوب الضابط. اقرأ الاستنتاج وأنصاف التفاعلات وأعداد التأكسد، ثم اضغط «تسجيل». فعّل «مواد مجهولة» لإخفاء الأسماء واضغط «كشف» في النهاية. في «الفاناديوم» غيّر «العامل المختزل» وراقب الألوان والرسم البياني. في «المعايرة» أضف محلول «السحاحة» حتى نقطة النهاية، واضغط «تسجيل حجم المعايرة» وكرر حتى يتفق حجمان.
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة اختبارات العوامل المؤكسدة والمختزلة, الفاناديوم, معايرة Fe²⁺
- الكاشف KMnO₄ المحمض (للكشف عن العوامل المختزلة), K₂Cr₂O₇ المحمض (للكشف عن العوامل المختزلة), KI (للكشف عن العوامل المؤكسدة), KI + نشا (للكشف عن العوامل المؤكسدة)
- المادة المختبرة FeSO₄ – كبريتات الحديد (II), KI – يوديد البوتاسيوم, Na₂SO₃ – كبريتيت الصوديوم, H₂O₂ – فوق أكسيد الهيدروجين (محمض), FeCl₃ – كلوريد الحديد (III), Cl₂ – ماء الكلور, Br₂ – ماء البروم, K₂Cr₂O₇ المحمض, CuSO₄ – كبريتات النحاس (II), NaCl – كلوريد الصوديوم, ماء مقطر (ضابط)
- مواد مجهولة (أسماء مخفية)
- العامل المختزل للفاناديوم (V) الخارصين (Zn), القصدير (Sn), الحديد (II) (Fe²⁺)
- سرعة محاكاة الفاناديوم 1–10
- المحلول في السحاحة KMnO₄ 0.0200 mol/dm³, K₂Cr₂O₇ 0.0167 mol/dm³
- عينة Fe²⁺ تركيز مجهول, معلوم (0.0800 mol/dm³)
أسئلة للاستكشاف
- لماذا يزيل فوق أكسيد الهيدروجين لون البرمنجنات المحمضة، لكنه يحوّل يوديد البوتاسيوم إلى اللون البني؟
- لماذا يتوقف اختفاء اللون البنفسجي بعد عدد معين من القطرات؟
- لماذا يختزل القصدير الفاناديوم (V) إلى الفاناديوم (III) فقط، بينما يصل الخارصين إلى الفاناديوم (II)؟
