Окраска иода в различных растворах

Пояснение. Одной из наиболее отличительных черт иода является видимая глазом зависимость окраски растворов этого вещества от природы растворителя. В неполярных растворителях растворы иода окрашены почти точно так же как и пары (максимум поглощения света лежит в сине-зеленой области спектра; проходящие лучи, соответствующие по волновым характеристикам фиолетовому и красному цвету, обуславливают характерную пурпурно-фиолетовую окраску). По мере увеличения полярности растворителя окраска растворов изменяется через вишневую (бензол, толуол) к оранжево-бурой (спирты, азотистые органические соединения, кетоны и т.д.). Причиной этого считается возможность образования комплексов переноса заряда, причем растворитель (обычно – полярный) служит в таком взаимодействии донором электронов, а иод – акцептором:

(II.1)

и далее

(II.2)

где в (II.1) и (II.2) A обозначает молекулу растворителя.

В некоторых работах предполагается, что оранжево-бурая (“коньячная”) окраска почти в любых электронодонорных растворителях обусловлена присутствием именно трииодид-иона. Реакционная способность йода в растворах зависит от положения равновесий (II.1) и (II.2) (что проявляется визуально в положении окраски в ряду от пурпурно-фиолетовой до оранжевого-бурой). Так, в растворах “коньячного” цвета иод проявляет б о льшую реакционную способность, чем в пурпурно-фиолетовых. Растворы вишневых оттенков проявляют промежуточную активность.

Продолжение опыта. В пять больших пробирок поместить по одинаковому на вид кусочку йода (на миллиметровой бумаге стандартный кусочек должен занимать примерно одну клеточку, т.е. иметь размер около 1 мм в поперечнике). В первую пробирку добавить (при помощи мерной пипетки) 2, 3 мл воды, во вторую – 7 мл этилового спирта (96 об.%), в третью – 11 мл диоксана, в четвертую – 13 мл толуола и, наконец, в пятую – 12 мл четырехлористого углерода. Образующиеся растворы – при условии полного растворения иода – должны иметь примерно одинаковую молярную концентрацию йода (количество растворителя везде близко к ¹/₈ моль). Для увеличения скорости растворения иода пробирки со 2 по 5 можно прогреть на водяной бане или в стакане с горячей водой, после чего привести к комнатной температуре. Отметить цвет образующихся растворов и интенсивность окраски в каждой из пробирок. Отметить, что в первой пробирке растворения крупинки иода почти не произошло. Ввести в эту пробирку иодид калия (полную лопатку шпателя) и перемешать содержимое.

· Растворился ли теперь иод? Какую окраску приобрел раствор, и какова ее интенсивность в сравнении с другими растворами? Какова роль иодида калия в растворении иода в воде? ·

Факультативно. Проверить, зависит ли окраска растворов брома от природы тех же растворителей.

Сравнение реакционной способности растворов иода в разных растворителях. В каждый из пяти растворов ввести по кусочку медной фольги (примерно одинаковой площади) и засечь время до обесцвечивания каждого из растворов.

Экстракция иода и других галогенов из водных растворов. Подготовить три обычные пробирки. В первой из них приготовить насыщенный раствор иода в водно-спиртовой смеси (в соотношении воды к этиловому спирту 3: 1; спирт добавляется для повышения растворимости иода). Пробирка должна быть заполнена раствором примерно наполовину. Во вторую и третью пробирку добавить такие же объемы бромной и хлорной воды соответственно. Далее в каждую из трех пробирок ввести по 1 мл четыреххлористого углерода и энергично встряхнуть содержимое. Примерно через минуту рассмотреть цвет каждого из двух слоев в пробирках, где находились иодная и бромная вода. Сделать вывод о коэффициенте распределения йода и брома между водой и четыреххлористым углеродом. Для доказательства заметного присутствия хлора в растворе CCl₄, извлечь этот раствор (нижний из двух слоев) при помощи бюретки и перелить его в пробирку, содержащую концентрированный раствор KI. Наблюдать окрашивание слоя четыреххлористого углерода.

· Как этот опыт доказывает заметную растворимость хлора в CCl₄? ·

Работа 2.4. Галогены в степени окисления ‑ 1. Фториды, хлориды, бромиды, иодиды и их свойства. (Опыт серии A.)

а) Гидролиз галогенидов щелочных металлов. Водные растворы фторида, бифторида, хлорида, бромида и иодида калия (или натрия) испытать действием индикаторной бумаги. Как можно объяснить высокие значения pH водных растворов фторидов щелочных металлов? Записать соответствующее уравнение гидролиза этой соли. Почему для фторидов существуют не только средние, но и кислые соли?