Kako narediti demonstracijo kemile o spremembi barve

Kemični kameleon je čudovit demonstracija kemijske spremembe barve ki se lahko uporabijo za ponazoritev redoks reakcije. Sprememba barve poteka od vijolične do modre do zelene do oranžno rumene in na koncu do bistre.

Za to demonstracija, začnete s pripravo dveh ločenih rešitev:

Rešitev A

• 2 mg kalijevega permanganata
• 500 ml destilirana voda

Raztopite majhna količina kalijevega permanganata v vodo. Količina ni kritična, vendar je ne uporabljajte preveč, sicer pa bo rešitev preveč globoko obarvana, da se bodo spremenile barve. Uporabljajte destilirano vodo in ne iz pipe, da se izognete težavam, ki jih povzročajo soli v vodi iz pipe, ki lahko vplivajo na pH vode in motijo ​​reakcijo. Rešitev naj bo globoko vijolične barve.

Rešitev B

• 6 g sladkorja (saharoza)
• 10 g natrijevega hidroksida (NaOH)
• 750 ml destilirane vode

V vodi raztopimo sladkor in natrijev hidroksid. Reakcija med natrijevim hidroksidom in vodo je eksotermna, zato pričakujte, da bo nastalo nekaj toplote. To bo jasna rešitev.

Ko ste pripravljeni na demonstracijo, morate dve rešitvi mešati. Najbolj dramatičen učinek boste dosegli, če boste mešanico zavili v temeljito kombinacijo reaktantov.

Po mešanju se vijolična raztopina kalijevega permanganata takoj spremeni v modro. Dokaj hitro se spremeni v zeleno, vendar traja nekaj minut, da se naslednja barva spremeni v bledo oranžno-rumeno mangan dioksid (MnO)₂) oborine. Če pustite raztopino, da sedi dovolj dolgo, bo manganov dioksid potonil na dno bučke in pustil bistro tekočino.

Spremembe barve so posledica oksidacije in redukcije ali redoks reakcije.

Kalijev permanganat se zmanjša (pridobi elektrone), medtem ko sladkor oksidira (izgubi elektrone). To se zgodi v dveh korakih. Najprej se permantantni ion (vijolična v raztopini) zmanjša, da tvori manganski ion (zelen v raztopini):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Medtem ko reakcija poteka, sta prisotna tako vijolični permanganat kot zeleni mangan, ki se mešata, da nastane modra raztopina. Sčasoma je več zelenega mangana, ki daje zeleno raztopino.

Nato se ion zelenega manganata še dodatno zmanjša in tvori manganov dioksid:

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

Mangan-dioksid je zlato rjave barve, vendar so delci tako majhni, da se zdi, da raztopina spreminja barvo. Sčasoma se bodo delci usedli iz raztopine, kar bo ostalo jasno.

Demonstracija kameleona je le eden od številnih možnih poskusov kemije sprememb barve, ki jih lahko izvajate. Če nimate materialov na voljo za to predstavitev, razmislite poskusiti drugačnega.

Saharoza in destilirana voda sta varna in netoksična. Vendar pa je treba med pripravo raztopin in izvedbo demonstracij nositi ustrezno varnostno opremo (laboratorijev, zaščitna očala, rokavice). Natrijev hidroksid in kalijev permanganat lahko v stiku s kožo ali sluznico povzroči draženje in kemične opekline. Kemične raztopine je treba označiti in jih hraniti ločeno od otrok in hišnih ljubljenčkov, da se prepreči naključno zaužitje. Kalijev permanganat je zelo strupen za vodne organizme. Ponekod je dovoljeno nalivanje majhne količine raztopine v odtok. Bralcu svetujemo, da se za pravilno odstranjevanje posvetuje z zveznimi, državnimi in lokalnimi predpisi.

Materiali

• Kalijev permanganat
• Saharoza (namizni sladkor)
• Natrijev hidroksid
• Destilirana voda

Koncepti ilustrirani

• Ta demonstracija je dober primer eksotermične reakcije. Sprememba barve nastane s pomočjo redoks reakcije (zmanjšanje oksidacije).

Potreben čas

• Obe kemični raztopini je mogoče pripraviti vnaprej, tako da je ta dokaz takojšen.

Raven

• Demonstracija je primerna za vse starostne skupine. Študentje kemije v srednji šoli in na visoki šoli, ki preučujejo redoks reakcije, bodo v največji meri izkoristili poskus, vendar ga lahko uporabimo za spodbujanje zanimanja za kemijo in znanost v kateri koli starosti. Demonstracijo lahko opravi kateri koli srednješolski ali visokošolski učitelj kemije. Ker obstajajo varnostni protokoli za uporabo kalijevega permanganata in natrijevega hidroksida, ta demonstracija ni primerna za otroke brez nadzora.