Ako urobiť ukážku chemickej chameleónovej chémie

Chemický chameleón je úžasný demonštrácia chémie farebných zmien ktoré môžu byť použité na ilustráciu redoxné reakcie. Zmena farby prebieha z purpurovej na modrú, zelenú až oranžovožltú a nakoniec číra.

Pre to demonštrácie, začnete prípravou dvoch samostatných riešení:

Riešenie A

• 2 mg manganistanu draselného
• 500 ml destilovaná voda

rozpustiť malé množstvo manganistanu draselného do vody. Toto množstvo nie je rozhodujúce, ale príliš ho nepoužívajte, inak bude riešenie príliš farebné na to, aby ste mohli vidieť zmeny farby. Na odstránenie problémov spôsobených soľami v vodovodnej vode, ktoré môžu ovplyvniť pH vody a narušiť reakciu, použite destilovanú vodu. Roztok by mal byť tmavo fialovej farby.

Roztok B

• 6 g cukru (sacharóza)
• 10 g hydroxidu sodného (NaOH)
• 750 ml destilovanej vody

Cukor a hydroxid sodný rozpustite vo vode. Reakcia medzi hydroxidom sodným a vodou je exotermická, takže sa očakáva, že sa vytvorí určité teplo. Toto bude jasné riešenie.

Keď ste pripravení začať demonštráciu, všetko, čo musíte urobiť, je zmiešať tieto dve riešenia spolu. Najdramatickejší efekt získate, ak zmes premiešate tak, že reaktanty dôkladne spojíte.

Po zmiešaní sa fialová farba roztoku manganistanu draselného okamžite zmení na modrú. Pomerne rýchlo sa zmení na zelenú, ale ďalšie zmeny farby budú blednúť pomarančovo-žlté, napríklad niekoľko minút mangán oxid (MnO₂) sa vyzráža. Ak necháte roztok sedieť dostatočne dlho, oxid manganičitý klesne na dno banky a zostane vám číra tekutina.

Zmeny farby sú výsledkom oxidácie a redukcie alebo redoxnej reakcie.

Manganistan draselný je znížená (získava elektróny), zatiaľ čo cukor je oxidovaný (stráca elektróny). K tomu dôjde v dvoch krokoch. Najprv sa permanentangátový ión (purpurový v roztoku) redukuje na manganičitý ión (zelený v roztoku):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

V priebehu reakcie je prítomný purpurový manganistan a zelený manganát, ktoré sa spolu zmiešajú, čím sa získa roztok, ktorý sa javí ako modrý. Nakoniec sa získa viac zeleného mangánu, ktorý poskytne zelené riešenie.

Ďalej sa zelený ión manganátu ďalej redukuje a tvorí oxid manganičitý:

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

Oxid manganičitý je zlatohnedá pevná látka, ale častice sú také malé, že spôsobujú, že roztok vyzerá tak, že mení farbu. Nakoniec sa častice usadia z roztoku a zostanú čisté.

Ukážka chameleónu je iba jedným z mnohých možných experimentov s chemickou zmenou farieb, ktoré môžete vykonať. Ak nemáte k dispozícii materiály pre túto konkrétnu ukážku, zvážte vyskúšať iný.

Sacharóza a destilovaná voda sú bezpečné a netoxické. Pri príprave roztokov a vykonávaní ukážok by sa však malo používať vhodné bezpečnostné vybavenie (laboratórny plášť, ochranné okuliare, rukavice). Hydroxid sodný a manganistan draselný môžu pri kontakte s pokožkou alebo sliznicami spôsobiť podráždenie a chemické popáleniny. Chemické roztoky musia byť označené a udržiavané mimo dosahu detí a domácich zvierat, aby sa zabránilo náhodnému požitiu. Manganistan draselný je vysoko toxický pre vodné organizmy. Na niektorých miestach je dovolené nalievanie malého množstva roztoku do odtoku. Čitateľovi sa odporúča, aby ste sa poradili s federálnymi, štátnymi a miestnymi predpismi o správnej likvidácii.

materiály

• Manganistan draselný
• Sacharóza (stolový cukor)
• Hydroxid sodný
• Destilovaná voda

Ilustrované koncepty

• Táto demonštrácia je dobrým príkladom exotermickej reakcie. Zmena farby je spôsobená redoxnou (oxidačno-redukčnou) reakciou.

Potrebný čas

• Dva chemické roztoky sa môžu pripraviť vopred, takže táto demonštrácia je okamžitá.

hladina

• Demonštrácia je vhodná pre všetky vekové skupiny. Experti na vysokej škole a na vysokej škole, ktorí študujú redoxné reakcie, získajú maximum z experimentu, môžu sa však použiť na stimuláciu záujmu o chémiu a vedu v každom veku. Demonštráciu môže vykonať ktorýkoľvek učiteľ chémie na strednej alebo vysokej škole. Pretože existujú bezpečnostné protokoly na použitie manganistanu draselného a hydroxidu sodného, ​​táto ukážka nie je vhodná pre deti bez dozoru.