Меркурий бьется в сердце - Википедия - Mercury beating heart

В ртуть бьющееся сердце является электрохимический окислительно-восстановительная реакция между элементами Меркурий, железо и хром. В результате реакции капля ртути в воде начинает колебаться.

Наблюдаемая реакция демонстрирует эффект негомогенного двойной электрический слой.[1][2] Это часто используется как демонстрация в классе.

Эксперимент

Сердце бьется ртутью подобно сердцу бьющемуся галлием (показано на видео).

В эксперименте капля ртути помещается в стекло для часов, погруженный в электролит Такие как серная кислота который содержит окислитель Такие как пероксид водорода, перманганат калия, или дихромат калия. Наконечник железного гвоздя расположен почти вплотную к ртути. Если положение кончика ногтя правильное, капля ртути начинает колебаться, меняя форму.

Объяснение

В одном из вариантов механизм, как полагают, следующий: дихромат окисляет ртуть, образуя слой оксида ртути. В процессе дихромат восстанавливается до иона хрома (III). Окисленный слой на ртути снижает поверхностное натяжение капли, и она расплющивается, соприкасаясь с железным гвоздем. Затем сульфат ртути окисляет железо до иона железа (II) и в процессе восстанавливается обратно до металлической ртути. Когда на ртутной капле не остается оксидного покрытия, поверхностное натяжение увеличивается, и капля округляется и теряет контакт с ногтем, чтобы начать процесс заново.

Итоговая реакция заключается в том, что дихромат окисляет железо. Эта благоприятная реакция вызывает окисление / восстановление ртути и колебания формы. Когда весь дихромат восстанавливается, реакция останавливается.

Однако могут быть задействованы и другие механизмы. Lin et al. похоже, сообщают, что колебания происходят без присутствия окислителя, хотя ртуть, похоже, не покрывает окислительный слой, и колебания намного слабее.

An двойной электрический слой образуется между поверхностью капли ртути и раствором электролита. В состоянии покоя этот слой однороден. Когда железный наконечник вводится окислительно-восстановительная реакция начинается, в котором железо окисляется до железо ион. При этом окисляющий реагент расходуется, например, когда перекись водорода вместе с гидроксоний ионы восстанавливаются до воды. Поскольку окисление происходит только вблизи наконечника, а процесс восстановления охватывает всю поверхность капли, поверхностное натяжение больше не является однородным, что приводит к колебаниям.[3]

Хотя эта реакция опосредуется изменениями поверхностного натяжения, по механизму она очень похожа на другие химические осцилляторы, такие как Реакция Белоусова – Жаботинского, который имеет несколько промежуточных окислительно-восстановительных реакций, вызванных окислением малата бромом.

История

Сердце, бьющееся ртутью, впервые было обнаружено в 1800 году. Алессандро Вольта и Уильям Генри. Химический феномен в наиболее известной сегодня форме был впервые описан немецким химиком. Фридлиб Фердинанд Рунге, первооткрыватель кофеин.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Меркурий бьющееся сердце: модификации классической демонстрации Najdoski, Metodija; Мирский, Валентин; Петрушевский, Владимир М .; Демири, Сани. J. Chem. Educ. 2007, 84, 1292. Абстрактный
  2. ^ Авнир, Дэвид (1989-03-01), "Химически индуцированные пульсации интерфейсов: бьющееся сердце ртути", Журнал химического образования, Отдел химического образования Американского химического общества, v66 (n3): 211 (2), Bibcode:1989JChEd..66..211A, Дои:10.1021 / ed066p211, ISSN  0021-9584
  3. ^ Шу-Вай Линь; Джоэл Кейзер; Питер А. Рок; Герберт Стеншке (1974). «О механизме колебаний в Бьющееся сердце Меркурия". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 71 (11): 4477–4481. Bibcode:1974PNAS ... 71.4477L. Дои:10.1073 / пнас.71.11.4477. JSTOR  64221. ЧВК  433909. PMID  16592197.
  4. ^ Янсен и др.: 200 Яре «Pulsierendes Quecksilberherz» ︁. Zur Geschichte und Theorie eines faszinierenden elektrochemischen Versuchs. (впервые опубликовано в ЧЕМКОН, 1994). Интернет-библиотека Wiley.

внешняя ссылка