Как да направите демонстрацията на химията за промяна на цвета на хамелеона

Химическият хамелеон е прекрасен демонстрация на химията за промяна на цвета които могат да се използват за илюстрация редокс реакции. Промяната на цвета протича от лилаво в синьо до зелено до оранжево-жълто и накрая до ясно.

За това демонстрация, започвате с подготовката на две отделни решения:

Решение А

• 2 mg калиев перманганат
• 500 мл дестилирана вода

Разтворете малко количество калиев перманганат във вода. Количеството не е критично, но не използвайте твърде много, иначе решението ще бъде прекалено дълбоко оцветено, за да видите промените в цвета. Използвайте дестилирана вода, а не чешмяна вода, за да избегнете проблеми, причинени от соли във водата от чешмата, които могат да повлияят на pH на водата и да попречат на реакцията. Решението трябва да бъде наситено лилав цвят.

Решение Б

• 6 g захар (захароза)
• 10 g натриев хидроксид (NaOH)
• 750 мл дестилирана вода

Разтворете захарта и натриевия хидроксид във водата. Реакцията между натриев хидроксид и вода е екзотермична, така че очаквайте да се получи малко топлина. Това ще бъде ясно решение.

Когато сте готови да започнете демонстрацията, всичко, което трябва да направите, е да смесите двете решения заедно. Ще постигнете най-драматичен ефект, ако завъртите сместа заедно, за да комбинирате добре реагентите.

При смесване лилавото на разтвора на калиев перманганат веднага се променя в синьо. Променя се в зелено сравнително бързо, но отнема няколко минути за следващата промяна на цвета в бледо оранжево-жълто, като манган диоксид (MnO)₂) утайки. Ако оставите разтвора да седи достатъчно дълго, мангановият диоксид ще потъне до дъното на колбата, оставяйки ви бистра течност.

Промените в цвета са резултат от окисляване и редукция или окислително-повторна реакция.

Калиев перманганат се намалява (печели електрони), докато захарта се окислява (губи електрони). Това става на два етапа. Първо, перманантният йон (лилав в разтвор) се редуцира до образуването на манганатен йон (зелен в разтвор):

• манганов₄^- + е^- → MnO₄^2-

Докато реакцията протича, присъстват както лилавият перманганат, така и зеленият манганат, като се смесват, за да се получи разтвор, който изглежда синьо. В крайна сметка има повече зелен манганат, който дава зелено решение.

На следващо място, зеленият манганатен йон се намалява и образува манганов диоксид:

• манганов₄^2- + 2 H₂0 + 2 е^- → MnO₂ + 4 ОН^-

Мангановият диоксид е златистокафяв твърд, но частиците са толкова малки, че изглежда разтворът да промени цвета си. В крайна сметка частиците ще се утаят от разтвора, оставяйки го ясно.

Демонстрацията на хамелеон е само един от многото възможни експерименти в химията за промяна на цвета, които можете да извършите. Ако не разполагате с материалите за тази демонстрация, помислете пробвам различен.

Захарозата и дестилираната вода са безопасни и нетоксични. Въпреки това, при подготовката на разтворите и провеждането на демонстрацията трябва да се носят подходящи предпазни средства (лабораторна козина, предпазни очила, ръкавици). Натриевият хидроксид и калиев перманганат могат да причинят дразнене и химически изгаряния при контакт с кожата или лигавиците. Химическите разтвори трябва да бъдат етикетирани и да се пазят от деца и домашни любимци, за да се избегне случайно поглъщане. Калиевият перманганат е силно токсичен за водните организми. На места е разрешено изливането на малко количество разтвор в канализацията. Читателят се съветва да се консултира с федералните, щатските и местните разпоредби за правилното им изхвърляне.

материали

• Калиев перманганат
• Захароза (трапезна захар)
• Натриев хидроксид
• Дестилирана вода

Концепции илюстрирани

• Тази демонстрация е добър пример за екзотермична реакция. Промяната на цвета се получава чрез окислително-редукционна (редукция на окисляване).

Необходимо време

• Двата химически разтвора могат да бъдат приготвени предварително, така че тази демонстрация е моментална.

ниво

• Демонстрацията е подходяща за всички възрастови групи. Студенти по химия в гимназията и колежа, изучаващи редокс реакции, ще извлекат максимума от експеримента, но той може да се използва за стимулиране на интереса към химията и науката на всяка възраст. Демонстрацията може да се извърши от всеки учител по химия в гимназията или колежа. Тъй като има протоколи за безопасност за използване на калиев перманганат и натриев хидроксид, тази демонстрация не е подходяща за деца без надзор.