ภูเขาไฟเคมี

ปฏิกิริยาเคมีที่น่าทึ่งที่สุดอย่างหนึ่งคือกระบวนการการสลายตัวของแอมโมเนียมไดโครเมต (VI) (NH4) 2Cr2O7 หรือที่เรียกว่า "ภูเขาไฟเคมี" ในระหว่างการทำปฏิกิริยา จะมีการปล่อยสารที่มีรูพรุนจำนวนมาก ซึ่งเลียนแบบลาวาภูเขาไฟได้อย่างลงตัว ในช่วงเริ่มต้นของภาพยนตร์ การสลายตัวของ (NH4)2Cr2O7 ยังถูกใช้เป็น "เอฟเฟกต์พิเศษ" ด้วย! ผู้ทดลองที่ประสงค์จะทำการทดลองจะไม่ทำที่บ้าน (เนื่องจากฝุ่นฟุ้งกระจายที่อาจก่อให้เกิดมลพิษในอพาร์ตเมนต์)

ในการทดสอบ คุณจะต้องใช้เบ้าหลอมพอร์ซเลน (หรือภาชนะทนความร้อนอื่นๆ) ที่บรรจุแอมโมเนียม (VI) ไดโครเมต (NH₄)₂Cr₂O₇ (ภาพที่ 1). วางเบ้าหลอมบนเนินทรายจำลองกรวยภูเขาไฟ (รูปที่ 2) และจุดผงสีส้มด้วยไม้ขีด (รูปที่ 3) หลังจากเวลาผ่านไป กระบวนการย่อยสลายอย่างรวดเร็วของสารประกอบก็เริ่มขึ้น นำไปสู่การปลดปล่อยผลิตภัณฑ์ก๊าซจำนวนมาก ซึ่งกระจายโครเมียมออกไซด์ที่มีรูพรุน (III) Cr₂O₃ (ภาพที่ 4, 5 และ 6) หลังจากสิ้นสุดปฏิกิริยา ทุกสิ่งรอบๆ จะถูกปกคลุมไปด้วยฝุ่นสีเขียวเข้ม (ภาพที่ 7)

ปฏิกิริยาการสลายตัวอย่างต่อเนื่องของแอมโมเนียมไดโครเมต (VI) สามารถเขียนได้โดยสมการ:

การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ (เรียกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์) ในระหว่างที่สถานะออกซิเดชันของอะตอมที่เลือกเปลี่ยนแปลงไป ในปฏิกิริยานี้ ตัวออกซิไดซ์ (สารที่ได้รับอิเล็กตรอนและลดสถานะออกซิเดชัน) คือโครเมียม (VI):

ตัวรีดิวซ์ (สารที่ให้อิเล็กตรอนและเพิ่มระดับของการเกิดออกซิเดชัน) คือไนโตรเจนที่มีอยู่ในไอออนแอมโมเนียม (เราคำนึงถึงอะตอมของไนโตรเจนสองอะตอมเนื่องจาก N₂):

เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนที่บริจาคโดยตัวรีดิวซ์จะต้องเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ตัวออกซิไดซ์ยอมรับ เราจึงคูณสมการแรกด้วย 2 ทั้งสองข้างและปรับสมดุลจำนวนอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนที่เหลืออยู่