Kaip atlikti spalvos pakeitimo chameleono chemijos demonstravimą

Cheminis chameleonas yra nuostabus spalvų kaitos chemijos demonstravimas kurie gali būti naudojami iliustruoti redoksinės reakcijos. Spalva keičiasi nuo violetinės iki mėlynos iki žalios iki oranžinės geltonos ir pagaliau aiški.

Už tai demonstracija, pirmiausia reikia paruošti du atskirus sprendimus:

A sprendimas

• 2 mg kalio permanganato
• 500 ml Distiliuotas vanduo

Ištirpinkite nedidelį kiekį kalio permanganato į vandenį. Kiekis nėra kritinis, tačiau nenaudokite per daug, kitaip tirpalas bus per daug sodrus, kad pamatytumėte spalvos pokyčius. Norėdami išvengti problemų, kurias sukelia vandentiekio vandenyje esančios druskos, kurios gali paveikti vandens pH ir trukdyti reakcijai, naudokite distiliuotą, o ne vandentiekio vandenį. Tirpalas turėtų būti sodrios violetinės spalvos.

B sprendimas

• 6 g cukraus (sacharozės)
• 10 g natrio hidroksido (NaOH)
• 750 ml distiliuoto vandens

Cukrų ir natrio hidroksidą ištirpinkite vandenyje. Natrio hidroksido ir vandens reakcija yra egzoterminė, todėl tikėkitės, kad bus šiek tiek šilumos. Tai bus aiškus sprendimas.

Kai būsite pasiruošę pradėti demonstraciją, jums tereikia sumaišyti abu sprendimus. Dramatiškiausią efektą gausite, jei sukdami mišinį gerai sumaišysite reagentus.

Sumaišius, kalio permanganato tirpalo violetinė iškart pasikeičia į mėlyną. Jis gana greitai keičiasi į žalią, tačiau reikia kelių minučių, kol kita spalva pasikeis į šviesiai oranžinės-geltonos spalvos, kaip manganas dioksidas (MnO₂) krituliai. Jei leisite tirpalui sėdėti pakankamai ilgai, mangano dioksidas pateks į kolbos dugną, palikdamas skaidrų skystį.

Spalvos pokyčiai yra oksidacijos ir redukcijos rezultatas arba redokso reakcija.

Kalio permanganatas yra sumažintas (įgyja elektronus), o cukrus yra oksiduotas (praranda elektronus). Tai vyksta dviem etapais. Pirmiausia permanganatinis jonas (tirpale purpurine spalva) redukuojamas į manganato joną (tirpale žalią):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Vykstant reakcijai, yra ir violetinis permanganatas, ir žalias manganatas, kurie susimaišo ir gaunamas mėlynos spalvos tirpalas. Galų gale yra daugiau žaliųjų manganatų, gaunančių ekologišką tirpalą.

Toliau žalias manganato jonas dar labiau redukuojamas ir sudaro mangano dioksidą:

• MnO₄^2- + 2 H₂O + 2 e^- → MnO₂ + 4 OH^-

Mangano dioksidas yra aukso rudos spalvos kieta medžiaga, tačiau dalelės yra tokios mažos, kad tirpalas keičia spalvą. Galų gale dalelės išsiskirs tirpale, palikdamos jas skaidrias.

Chameleono demonstracija yra tik vienas iš daugelio galimų spalvų keitimo chemijos eksperimentų, kuriuos galite atlikti. Jei neturite medžiagos, reikalingos šiam demonstravimui, pagalvokite bando kitaip.

Sacharozė ir distiliuotas vanduo yra saugūs ir netoksiški. Ruošiant tirpalą ir atliekant demonstraciją, reikia dėvėti tinkamas apsaugines priemones (laboratorijos paltą, apsauginius akinius, pirštines). Natrio hidroksidas ir kalio permanganatas gali sukelti dirginimą ir cheminius nudegimus, susilietus su oda ar gleivinėmis. Cheminiai tirpalai turi būti paženklinti ir saugomi nuo vaikų ir naminių gyvūnėlių, kad būtų išvengta atsitiktinio nurijimo. Kalio permanganatas yra labai toksiškas vandens organizmams. Kai kuriose vietose leidžiama išpilti nedidelį kiekį tirpalo į kanalizaciją. Skaitytojui patariama susipažinti su federaliniais, valstijų ir vietos įstatymais, kaip tinkamai utilizuoti.

Medžiagos

• Kalio permanganatas
• Sacharozė (stalo cukrus)
• Natrio hidroksidas
• Distiliuotas vanduo

Iliustruotos sąvokos

• Šis demonstravimas yra geras egzoterminės reakcijos pavyzdys. Spalvos pasikeitimas vyksta per redox (oksidacijos-redukcijos) reakciją.

Reikalingas laikas

• Du cheminiai tirpalai gali būti paruošti iš anksto, todėl šis demonstravimas vyksta akimirksniu.

Lygis

• Demonstracija tinka visoms amžiaus grupėms. Vidurinių mokyklų ir kolegijų chemijos studentai, studijuojantys redoksacines reakcijas, eksperimento metu gaus maksimalią naudą, tačiau jis gali būti naudojamas bet kokiame amžiuje skatinti domėjimąsi chemija ir mokslu. Demonstraciją gali atlikti bet kuris vidurinės mokyklos ar kolegijos chemijos mokytojas. Kadangi yra kalio permanganato ir natrio hidroksido naudojimo saugos protokolai, šis demonstravimas netinka neprižiūrimiems vaikams.