Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Kouzelné písmo – CoCl2∙6H2O (Význam CoCl2∙6H2O v silikagelu)

Pomůcky

filtrační papír, štětec, kádinka, kahan, sirky

Chemikálie

roztok CoCl2∙6H2O

Postup

Na filtrační papír nakreslete štětcem namočeným v roztoku hexahydrátu chloridu kobaltnatého libovolné obrázky. Filtrační papíry nechtě uschnout. Poté je ,,vyvolejte“ nad kahanem, po případě nad svíčkou.
Po zaschnutí lze pozorovat na papíře slabě růžové tahy štětcem. Při ,,vyvolání“ nad kahanem nakreslený obrázek zmodrá. Na vzduchu se ovšem ihned mění zpět na slabě růžový.

Princip

Zahřátím růžového hexahydrátu chloridu kobaltnatého se uvolňuje krystalová voda a vzniká bezvodý chlorid kobaltnatý, který má modrou barvu. Chlorid kobaltnatý je velmi hygroskopický, proto po navlhčení (stačí i vzdušná vlhkost) modrý chlorid kobaltnatý přijímá vodu a vzniká opět růžový hexahydrát chloridu kobaltnatého.

Této změny zbarvení se využívá v silikagelu, do kterého se přidává bezvodý CoCl2 jako indikátor množství obsažené vlhkosti. Silikagel se používá v exsikátorech k vysoušení látek – silikagel je pórovitá forma oxidu křemičitého, která je schopná absorbovat vodu.
Rozšiřující vysvětlení:
V hexahydrátu chloridu kobaltnatého je Co2+ obklopen 6 molekulami vody ve vodném roztoku – vytváří komplexní aquakation [CoII(H2O)6]2+, který má oktaedrické uspořádání. Zahřátím nad kahanem nebo nad svíčkou dojde o odpaření vody vázané v komplexní částici, následně dochází k substituci ligandů v komplexním kationtu – vody za chloridové anionty, vzniká komplexní anion [CoIICl4]2-. Mění se náboj komplexní částice, ale také prostorové uspořádání: oktaedrický komplex přechází na tetraedrický. Tato změna je doprovázena barevným přechodem – z růžové na modrou. Ve vlhkém prostředí ovšem modrý komplexní anion [CoIICl4]2- přechází zpět na oktaedrický růžový komplexní kation [CoII(H2O)6]2+.


Chemická rovnováha:
Výše uvedená rovnovážná reakce (přechod z aqua-komplexu na chloro-komplex a zpět) je slabě endotermická. Na základě Le Chatelierova principu pokud je chemická rovnováha porušena, musí dojít k jejímu obnovení. V tomto případě je chemická rovnováha této reakce narušena teplotou – jejím účinkem dochází k odpařování vody, a tedy k posunu chemické rovnováhy směrem k produktům. Z toho vyplývá, že rovnováhu endotermických reakcí ve prospěch produktů lze ovlivnit zvýšením teploty.
U exotermických reakcí je tomu naopak – posunutí rovnováhy směrem doprava k produktům vyvolá snížení teploty.

Využití

chemická rovnováha, tetrely (křemík – sloučeniny: silikagel), d-prvky (kobalt – dehydratační vlastnosti)

Typ pokusu

demonstrační i laboratorní

Bezpečnost

dbejte bezpečnosti při práci s CoCl2∙6H2O (toxický), pozor při práci s kahanem – nepopálit se, nezapálit papír s tajným písmem

Čas

příprava – 5 minut, vlastní provedení – 10 minut

Tipy

– stačí zředěný roztok CoCl2∙6H2O – slabě růžový, po zaschnutí není téměř vidět na papíru
– pokus je možné předpřipravit si – nakreslit pár obrázků, aby uschly, a poté žákům ukázat pouze ,,vyvolání“
– ,,vyvolání“ je možné jak nad kahanem, tak i nad obyčejnou svíčkou
– návrat zpět k růžové barvě je během několika minut – stačí i dýchnout na modrý obrázek a ihned se změní v růžový
– pokus lze opakovat několikrát za sebou
– video Význam chloridu kobaltnatého v silikagelu – názorný, využitelný ve výuce
– rozšiřující vysvětlení – spíše pro studenty vyšších ročníků či maturanty
– pokus lze také využít na demonstraci ovlivnění chemické rovnováhy

Video

http://www.youtube.com/watch?v=mc1woYLSb-s (old.studiumchemie.cz, Kouzelné písmo – CoCl2, video bez zvuku)
http://chemie.gfxs.cz/index.php?id=1&pg=videa (Chemie.gfxs.cz – Chemické pokusy, pokus Kouzelný inkoust, video s komentářem, názorné)
Význam chloridu kobaltnatého v silikagelu (video bez zvuku, 10x zrychleno, video trvá cca 1:30)
http://www.chem-toddler.com/chemical-equilibrium/coii-temperature.html (Co(II) Temperature, pokus proveden v U-trubici, s popiskem v angličtině, s hudebním doprovodem)