Jak udělat ukázku změny chameleonové chemie

Chemický chameleon je úžasný demonstrace chemie změny barev které lze použít k ilustraci redoxní reakce. Změna barvy probíhá z fialové na modrou na zelenou na oranžovožlutou a konečně na jasnou.

Pro tohle demonstrace, začnete přípravou dvou samostatných řešení:

Řešení A

• 2 mg manganistanu draselného
• 500 ml destilovaná voda

Rozpustit malé množství manganistanu draselného do vody. Množství není kritické, ale příliš ho nepoužívejte, jinak bude řešení příliš barevné, aby bylo vidět změny barev. Používejte spíše destilovanou vodu než vodovodní vodu, abyste se vyhnuli problémům způsobeným solemi ve vodovodní vodě, které mohou ovlivnit pH vody a narušit reakci. Roztok by měl být tmavě fialové barvy.

Řešení B

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

Cukr a hydroxid sodný se rozpustí ve vodě. Reakce mezi hydroxidem sodným a vodou je exotermická, proto očekávejte, že se vytvoří určité teplo. Bude to jasné řešení.

Když jste připraveni zahájit demonstraci, vše, co musíte udělat, je smíchat obě řešení dohromady. Nejdramatičtější efekt získáte, pokud víříte směs a důkladně spojíte reaktanty.

Po smíchání se fialová barva manganistanu draselného okamžitě změní na modrou. Změní se na zelenou poměrně rychle, ale trvá několik minut, než se další změna barvy změní na bledě oranžovo-žlutou, jako mangan oxid (MnO₂) se vysráží. Pokud necháte roztok sedět dostatečně dlouho, oxid manganičitý klesne na dno baňky a zanechá vás čistou tekutinou.

Změny barvy jsou výsledkem oxidace a redukce nebo redoxní reakce.

Manganan draselný je snížena (získává elektrony), zatímco cukr je oxidován (ztrácí elektrony). K tomu dochází ve dvou krocích. Nejprve je iont permanentangátu (fialový v roztoku) redukován za vzniku manganátového iontu (zelený v roztoku):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Jak reakce probíhá, je přítomen fialový manganistan a zelený manganát, které se mísí dohromady, čímž se získá roztok, který se zdá být modrý. Nakonec se objeví více zeleného manganátu, čímž se získá zelené řešení.

Dále je zelený manganičitý ion dále redukován a vytváří oxid manganičitý:

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

Oxid manganičitý je zlatohnědá pevná látka, ale částice jsou tak malé, že způsobují, že roztok vypadá, že mění barvu. Nakonec se částice z roztoku usadí a zůstanou čisté.

Ukázka chameleonu je jen jedním z mnoha možných experimentů s chemickou změnou barvy, které můžete provést. Pokud nemáte pro tuto konkrétní demonstraci po ruce materiály, zvažte zkuste jiný.

Sacharóza a destilovaná voda jsou bezpečné a netoxické. Při přípravě roztoků a provádění demonstrace by se však mělo používat vhodné bezpečnostní vybavení (laboratorní plášť, ochranné brýle, rukavice). Hydroxid sodný a manganistan draselný mohou při kontaktu s kůží nebo sliznicemi způsobit podráždění a chemické popáleniny. Chemické roztoky musí být označeny a uchovávány mimo dosah dětí a domácích zvířat, aby nedošlo k náhodnému požití. Manganistan draselný je vysoce toxický pro vodní organismy. Na některých místech je povoleno nalévat malé množství roztoku do odtoku. Čtenáři se doporučuje konzultovat federální, státní a místní předpisy pro správnou likvidaci.

Materiály

• Manganistan draselný
• Sacharóza (stolní cukr)
• Hydroxid sodný
• Destilovaná voda

Koncepty ilustrované

• Tato demonstrace je dobrým příkladem exotermické reakce. Změna barvy je způsobena redoxní (oxidačně-redukční) reakcí.

Potřebný čas

• Oba chemické roztoky mohou být připraveny předem, takže tato demonstrace je okamžitá.

Úroveň

• Ukázka je vhodná pro všechny věkové skupiny. Studenti středních a vysokých škol chemie, kteří studují redoxní reakce, získají maximum z experimentu, ale mohou být použity ke stimulaci zájmu o chemii a vědu v každém věku. Demonstraci může provést kterýkoli učitel střední školy nebo vysoké školy chemie. Protože existují bezpečnostní protokoly pro použití manganistanu draselného a hydroxidu sodného, ​​není tato demonstrace vhodná pro děti bez dozoru.