Kako napraviti demonstraciju kemijske promjene kameleona

Kemijski kameleon je divan demonstracija kemije promjene boje koji se mogu koristiti za ilustraciju redoks reakcije. Promjena boje traje od ljubičaste do plave do zelene do narančasto-žute i konačno do bistre.

Za ovo demonstracija, započinjete pripremom dva odvojena rješenja:

Rješenje A

• 2 mg kalijevog permanganata
• 500 ml destilirana voda

Otopiti mala količina kalijevog permanganata u vodu. Količina nije kritična, ali nemojte je koristiti previše, inače će rješenje biti previše duboko obojeno da biste vidjeli promjene boje. Koristite destiliranu vodu, a ne vodu iz slavine da biste izbjegli probleme uzrokovane solima u vodi iz slavine koji mogu utjecati na pH vode i ometati reakciju. Rješenje bi trebalo biti duboke ljubičaste boje.

Rješenje B

• 6 g šećera (saharoze)
• 10 g natrijevog hidroksida (NaOH)
• 750 ml destilirane vode

Otopite šećer i natrijev hidroksid u vodi. Reakcija između natrijevog hidroksida i vode je egzotermna, pa očekujte da će se proizvesti nešto topline. Ovo će biti jasno rješenje.

Kad ste spremni za početak demonstracije, sve što trebate je pomiješati ta dva rješenja. Doći ćete do najdramatičnijeg učinka ako miješate smjesu i temeljito kombinirate reaktante.

Nakon miješanja, ljubičasta otopina kalijevog permanganata odmah se preobrazi u plavu. Mijenja se u zeleno prilično brzo, ali treba nekoliko minuta da sljedeća promjena boje postane blijedo narančasto-žuta, kao mangan dioksid (MnO)₂) talog. Ostavite li otopini dovoljno dugo da se mangan dioksid potone na dno tikvice i ostavi vam bistru tekućinu.

Promjene boje su rezultat oksidacije i redukcije ili redoks reakcije.

Kalijev permanganat smanjuje se (dobiva elektrone), dok šećer oksidira (gubi elektrone). To se događa u dva koraka. Prvo se permantantni ion (purpurna u otopini) reducira da bi se stvorio ion manganata (zelena u otopini):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Kako je reakcija u toku, prisutni su i ljubičasti permanganat i zeleni mangan, koji se miješaju zajedno kako bi se dobila otopina koja postaje plava. Na kraju, postoji više zelenog manganata, što će dati zeleno rješenje.

Zatim se ion zelenog manganata dodatno reducira i formira mangan dioksid:

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

Mangan dioksid je zlatno smeđe boje, ali čestice su toliko male da se čini da otopina mijenja boju. Na kraju će se čestice taložiti iz otopine, ostavljajući je bistrom.

Demonstracija kameleona samo je jedan od mnogih mogućih eksperimenata kemije promjene boje koje možete izvesti. Ako nemate na raspolaganju materijale za ovu demonstraciju, razmislite isprobavanje drugog.

Suharoza i destilirana voda sigurni su i netoksični. Međutim, prilikom pripreme rješenja i izvođenja demonstracija trebate nositi odgovarajuću sigurnosnu opremu (laboratorijski kaput, zaštitne naočale, rukavice). Natrijev hidroksid i kalijev permanganat mogu izazvati iritaciju i kemijske opekline u kontaktu s kožom ili sluznicom. Kemijske otopine moraju biti označene i zaštićene od djece i kućnih ljubimaca kako bi se izbjeglo slučajno gutanje. Kalijev permanganat je vrlo toksičan za vodene organizme. Na nekim mjestima dopušteno je sipanje male količine otopine u odvod. Čitatelju se savjetuje da se za pravilno uklanjanje savjetuje sa saveznim, državnim i lokalnim propisima.

materijali

• Kalijev permanganat
• Saharoza (stolni šećer)
• Natrijev hidroksid
• Destilirana voda

Pojmovi ilustrirani

• Ova demonstracija je dobar primjer egzotermne reakcije. Promjena boje je proizvedena redoks reakcijom (redukcija oksidacije).

Vrijeme potrebno

• Dvije kemijske otopine mogu se pripremiti unaprijed, tako da je ova demonstracija trenutna.

nivo

• Demonstracija je pogodna za sve dobne skupine. Studenti kemije u srednjim školama i na fakultetima koji proučavaju redox reakcije dobit će najviše od eksperimenta, ali može se koristiti za poticanje zanimanja za kemiju i znanost u bilo kojoj dobi. Demonstraciju može izvesti bilo koji nastavnik kemije u srednjoj školi ili na fakultetu. Budući da postoje sigurnosni protokoli za upotrebu kalijevog permanganata i natrijevog hidroksida, ova demonstracija nije prikladna za djecu koja nemaju kontrolu.