Umelá krv (Demonštračné experimenty)

teória

Odkiaľ sa berie červená farba?

Chlorid železitý $\text{FeCl}_3$ tvorí vo vode žltý až žltohnedý roztok. Tiokyanatan draselný $\text{KSCN}$ (starší názov je rodanid draselný) je bezfarebný. Keď sa ich roztoky stretnú, železité katióny sa spoja s tiokyanatanovými aniónmi a vznikne krvavočervená komplexná častica:

\text{Fe}^{3+} + \text{SCN}^- \rightleftharpoons [\text{Fe}(\text{SCN})]^{2+}

V učebniciach sa často stretnete aj so zjednodušeným molekulovým zápisom, v ktorom vzniká tiokyanatan železitý:

\text{FeCl}_3 + 3\,\text{KSCN} \rightarrow \text{Fe}(\text{SCN})_3 + 3\,\text{KCl}

V skutočnosti je v roztoku železitý katión obklopený molekulami vody a tiokyanatanové anióny ich postupne nahrádzajú. Podľa množstva tiokyanatanu vznikajú častice $[\text{Fe}(\text{SCN})]^{2+}$ , $[\text{Fe}(\text{SCN})_2]^{+}$ a ďalšie, všetky intenzívne červené.

Pozor na chybu, ktorá sa pri tomto pokuse občas objavuje: do „krvi“ potrebujeme železité ióny $\text{Fe}^{3+}$ , teda chlorid železitý. Soli železnaté (s $\text{Fe}^{2+}$ ), napríklad jodid železnatý, s tiokyanatanom červenú farbu nedávajú.

teória

Čo je komplex?

Komplexná zlúčenina vzniká tak, že sa na centrálny atóm alebo ión kovu naviažu ligandy, teda molekuly alebo anióny s voľným elektrónovým párom. Tu je centrálnym iónom $\text{Fe}^{3+}$ a ligandom $\text{SCN}^-$ , ktorý sa na železo viaže atómom dusíka.

Častica	Farba
Fe³⁺ vo vode (hydratovaný)	bledožltá až žltohnedá
SCN⁻ vo vode	bezfarebná
[Fe(SCN)]²⁺	krvavočervená

Nejde o redoxnú reakciu: železo má pred reakciou aj po nej oxidačné číslo +III. Mení sa len to, čo je naň naviazané, a tým aj to, ako častica pohlcuje svetlo. Komplex pohlcuje najmä modrozelené svetlo, a preto ho vidíme červený.

Vznik komplexu je rovnovážna reakcia. Pridaním ďalšieho $\text{FeCl}_3$ alebo $\text{KSCN}$ farba zosilnie, pridaním látky, ktorá železo alebo tiokyanatan odoberá, zoslabne. Viac o rovnováhe nájdete v pokusoch Rovnovážna reakcia a Le Chatelierov posun chemickej rovnováhy. Iný komplex, tentoraz tmavomodrý komplex medi s amoniakom, si pozrite v pokuse Výroba komplexu amoniaku z medenej mince.

chémia v praxi

Umelá krv v praxi

Reakcia je taká citlivá, že sa používa ako dôkaz železitých iónov v analytickej chémii. Už nepatrné množstvo $\text{Fe}^{3+}$ sfarbí roztok do ružova až červena. Podľa intenzity farby sa dá v fotometrii určiť aj koncentrácia železa, napríklad vo vode alebo v rudách. Opačne sa dá reakcia použiť na dôkaz tiokyanatanu.

Dvojica roztokov je obľúbeným halloweenskym trikom a klasikou chemických „kúziel“: „krvácajúce“ rany, „krvavá“ voda po naliatí do pohára či nápisy, ktoré sa objavia po postriekaní papiera. Filmová krv sa však vyrába inak, z farbív a sirupov, pretože tieto chemikálie nie sú určené na dlhý kontakt s pokožkou.

čo budete potrebovať

Pomôcky

dve kadičky alebo misky
vata alebo štetec
tupý nôž (príborový), sklenená tyčinka alebo drevená špajľa
papierové utierky
umývadlo s tečúcou vodou

čo budete potrebovať

Chemikálie

zriedený roztok chloridu železitého FeCl₃ (asi 5 %)
zriedený roztok tiokyanatanu draselného KSCN (asi 5 %)

krok za krokom

Postup

Pripravte si oba zriedené roztoky v oddelených kadičkách a označte ich.
Vatou alebo štetcom potrite predlaktie alebo dlaň roztokom tiokyanatanu draselného a nechajte ho chvíľu zaschnúť. Pokožka zostane takmer bez farby.
Tupú stranu noža alebo sklenenú tyčinku namočte do roztoku chloridu železitého.
Prejdite ňou po potretom mieste, akoby ste „rezali“. Na koži sa okamžite objaví krvavočervená stopa.
Po predvedení ruku dôkladne umyte mydlom a vodou.

pozor

Bezpečnosť

Pracujte v ochranných okuliaroch. Chlorid železitý je žieravý, dráždi pokožku a pri zasiahnutí vážne poškodzuje oči. Na pokožku nanášajte len zriedené roztoky a len na krátky čas.
Tiokyanatan draselný je zdraví škodlivý pri požití, vdýchnutí aj styku s pokožkou. Pri kontakte s kyselinami sa z neho môžu uvoľňovať jedovaté plyny. Neskladujte ho pri kyselinách.
Roztoky nikdy nenanášajte na poranenú, podráždenú alebo citlivú pokožku a do blízkosti očí a úst. Ak sa objaví pálenie alebo začervenanie, miesto ihneď umyte.
Namiesto noža použite vždy tupý príborový nôž alebo tyčinku, nikdy nie ostrý predmet.
Roztok chloridu železitého trvalo farbí oblečenie a povrchy do hneda. Zvyšky roztokov zlikvidujte podľa pokynov učiteľa.

tipy a zaujímavosti

Doplňujúce info

Tiokyanatan sa niekedy volá aj rodanid alebo sulfokyanid. Ide o tú istú látku, anión SCN⁻.
Ak chcete ukázať trik bez pokožky, napíšte roztokom tiokyanatanu na filtračný papier neviditeľný nápis. Po postriekaní roztokom chloridu železitého sa nápis objaví v krvavočervenej farbe.
Tiokyanatanové anióny sa v malom množstve nachádzajú aj v ľudských slinách, u fajčiarov vo väčšom množstve.

Umelá krv