Dobar dan! Imam pitanje vezano uz pokus Zrnca joda stavimo u epruvetu i promuckamo, pojavljuje se zuta boja. Zasto otapanje nije bilo uspjesno?? Dio otopine prelijemo u drugu epruvetu, uzmemo kloroform i stavimo u otopinu. Zasto se jod otopio u kloroformu? Zasto je promijenio boju u ruzicastu i zasto se uocavaju slojevi? Hvala na pomoci, lp

Ime i prezime: Mia Horvat mia.horvat5@gmail.com

 


Ako se pojavila žuta boja, očito se jod barem malo otapa u vodi. Zbog toga opaska o neuspješnom otapanju proizlazi iz nekog drugog opažanja, po svoj prilici onoga da na dnu epruvete i dalje ima joda.
Što se tumačenja topljivostî tiče, reći ću ono što bih rekao bilo komu jer ne znam kakovo je "službeno objašnjenje" unutar školskog sustava. Ako se ista količina joda u vodi otopi tek dijelom, a u kloroformu potpuno, možeš zaključiti da je jod topljiviji u kloroformu, negoli u vodi. Razloge toj razlici treba potražiti u naravima molekula joda, vode i kloroforma. Jod je građen od nepolarnih dvoatomskih molekula, pri čemu su atomi dosta krupni, tako da im se elektronski oblaci lako polariziraju. Kloroform i voda građeni su pak od polarnih molekula, s tim da su molekule vode polarnije i k tomu mogu tvoriti jake vodikove veze, a kloroformove tek slabe, budući da ugljikovi atomi poradi svoje niske elektronegativnosti nisu jaki donori vodikovih veza.
Otapanje općenito uključuje tri procesa: razlaganje veza među česticama otapala, razlaganje veza među česticama otopljene tvari i formiranje veza između čestica otapala i čestica otopljene tvari. Isto tako općenito, može se reći da ako treći proces oslobodi više energije, nego što prva dva utroše, otapanje će ići, a u suprotnom baš i ne.
Kako kod joda dominiraju disperzijske interakcije (one koje proizlaze iz polarizabilnosti elektronskog oblaka), možemo očekivati da će se općenito posvuda lako otapati, pogotovo u nepolarnim otapalima, a izuzetak će biti ona otapala kojima bi se previše narušila struktura ulaskom joda (odnosno u kojima se previše energije gubi kidanjem veza između čestica otapala). Očito, ovdje je to voda. Kod nje, kao i kod nekih drugih tvari s jakim vodikovim vezama, postoji (dinamička) mreža vodikovih veza. Iako bi se molekule joda vrlo lako mogle polarizirati i vezati bilo za kisik, bilo za vodik, molekule vode time bi se morale dijelom iščupati iz one svoje stabilne mreže. Drugim riječima, voda ne voli upadice, a izuzetak su još polarnije tvari, poput npr. solî. Kloroform je tu znatno fleksibilniji, a k tomu su mu atomi klora ne pretjerano jaki, ali zato sveprisutni donori tzv. halogenske veze, kod koje se parcijalno negativno nabijeni atomi vežu na halogene atome poput jodovih ili bromovih. To znači da će u kloroformu, nasuprot vodi, biti mnogo mjesta za jod.

Što se boje tiče, moramo krenuti od toga što je boja uopće, odnosno zašto su tvari obojene. Temeljna dva načina na koje (nesvijetleće) tvari mogu biti obojene su apsorpcija i interferencija. Interferencija se tipično javlja u materijalima i proizlazi iz supramolekulske strukture tako da je ovdje nebitna, ali ako te zanima, možeš potražiti starije brojeve Prirode, a među njima onaj iz lipnja 2014., gdje sam pisao o toj temi.
U slučaju joda boja proizlazi iz apsorpcije, odnosno iz toga što njegove molekule mogu upiti svjetlost određenih valnih duljina. Valna duljina te svjetlosti očito ovisi o strukturi elektronskog omotača molekule, odnosno o tomu kakve su energijske razlike između osnovnog i pobuđenih stanja te molekule. Ovdje nas ne zanima o kojim se elektronskim prijelazima radi, već samo kako će otapalo na njih utjecati. Tu (opet) možemo krenuti od opažanjâ. Jod je sam po sebi ljubičast, u vodi je žutosmeđ, a u kloroformu opet ljubičast. To znači da se u vodi nešto promijenilo, a u kloroformu baš i nije. Kako već napisah gore, kod otapanja joda u vodi nastaju veze tipa dipol-inducirani dipol, a molekule joda se polariziraju, što očito utječe i na energije elektronskih prijelaza. Posljedica toga je promjena boje joda. U kloroformu boja joda ostaje ugrubo ista, budući da dominiraju one interakcije koje ne utječu puno na molekule joda.

Zadnje pitanje je o slojevima. Oni očito proizlaze iz toga što se voda i kloroform ne miješaju tj. iz toga što se međusobno ne otapaju u svim omjerima (kao npr. voda i etanol ili heksan i aceton). Razloge tomu opet treba potražiti na istom mjestu kao i razloge tomu zašto se jod otapa u kloroformu, ali ne i u vodi. Kako sam gore već opisao kako izvesti tu potragu, to ću pitanje ostaviti tebi i dodati dva korisna podatka: pri 20 °C voda će otopiti 0,815 % kloroforma, a kloroform 0,056 % vode (izvor to ne navodi, ali radi se o masenim udjelima).

Pozdrav,

Odgovorio: Ivica Cvrtila   i.cvrtila@rug.nl

<-- Povratak

 

Postavite pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika.

copyright 1999-2000 e_škola_________kemija