Kuidas teha värvi muutmise kameeleon keemia demonstreerimist

Keemiline kameeleon on imeline värvimuutuse keemia demonstratsioon mida võib kasutada illustreerimiseks redoksreaktsioonid. Värvus muutub lillast siniseks roheliseks oranžikollaseks ja lõpuks selgeks.

Selle jaoks demonstratsioon, alustate kahe eraldi lahenduse ettevalmistamisega:

Lahendus A

• 2 mg kaaliumpermanganaati
• 500 ml destilleeritud vesi

Lahustage vette väike kogus kaaliumpermanganaati. Summa pole kriitiline, kuid ärge kasutage liiga palju, vastasel juhul on lahus värvimuutuste nägemiseks liiga sügavvärviline. Kraanivees soolade põhjustatud probleemide vältimiseks, mis võivad mõjutada vee pH-d ja reaktsiooni häirida, kasutage kraanivee asemel destilleeritud vett. Lahus peaks olema sügavlilla värv.

Lahendus B

• 6 g suhkrut (sahharoos)
• 10 g naatriumhüdroksiidi (NaOH)
• 750 ml destilleeritud vett

Lahustage vees suhkur ja naatriumhüdroksiid. Naatriumhüdroksiidi ja vee vaheline reaktsioon on eksotermiline, seega loodetakse, et eraldub pisut soojust. See on selge lahendus.

Kui olete demonstratsiooni alustamiseks valmis, peate vaid segama kaks lahendust omavahel. Kõige dramaatilisema efekti saate, kui segu keerutada, et reagente põhjalikult ühendada.

Segamisel muutub kaaliumpermanganaadi lahuse lilla kohe siniseks. See muutub roheliseks üsna kiiresti, kuid järgmise värvi muutumiseni kahvatuoranžikollaseks, näiteks, kulub mõni minut mangaan dioksiid (MnO₂) sadeneb. Kui lasete lahusel piisavalt kaua seista, vajub mangaandioksiid kolvi põhja, jättes teile selge vedeliku.

Värvimuutused on oksüdeerumise ja redutseerimise või redoksreaktsiooni tagajärg.

Kaaliumpermanganaat on vähendatud (võidab elektronid), samas kui suhkur on oksüdeerunud (kaotab elektronid). See toimub kahes etapis. Esiteks redutseeritakse permanganaatioon (lilla lahus), et saada manganaatioon (lahuses roheline):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Reaktsiooni jätkudes on olemas nii lilla permanganaat kui ka roheline manganaat, mis sulanduvad kokku, et saada lahus, mis näib sinisena. Lõpuks on rohelist manganaati rohkem, mis annab rohelise lahuse.

Järgmisena redutseeritakse roheline manganaatioon veelgi ja moodustub mangaandioksiid:

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

Mangaandioksiid on kuldpruun tahke aine, kuid osakesed on nii väikesed, et nad muudavad lahuse värvi. Lõpuks settivad osakesed lahusest välja, jättes selle selgeks.

Kameeleoni demonstratsioon on vaid üks paljudest võimalikest värvimuutuse keemiakatsetest, mida saate teha. Kui teil pole selle konkreetse meeleavalduse jaoks materjale olemas, kaaluge proovides teistsugust.

Sahharoos ja destilleeritud vesi on ohutud ja mittetoksilised. Lahuste ettevalmistamisel ja tutvustamisel tuleks siiski kanda sobivaid kaitsevahendeid (laborikapp, kaitseprillid, kindad). Naatriumhüdroksiid ja kaaliumpermanganaat võivad naha või limaskestadega kokkupuutel põhjustada ärritust ja keemilisi põletusi. Keemilised lahused tuleb märgistada ning hoida neid lastest ja lemmikloomadest eemal, et vältida juhuslikku allaneelamist. Kaaliumpermanganaat on veeorganismidele väga mürgine. Mõnes kohas on lubatud väikese koguse lahuse valamine kanalisatsiooni. Lugejal on soovitatav nõuetekohase utiliseerimise osas tutvuda föderaalsete, osariikide ja kohalike eeskirjadega.

Materjalid

• Kaaliumpermanganaat
• Sahharoos (lauasuhkur)
• Naatriumhüdroksiid
• Destilleeritud vesi

Illustreeritud kontseptsioonid

• See demonstratsioon on hea näide eksotermilisest reaktsioonist. Värvuse muutus toimub redoksreaktsiooni (oksüdeerimise-redutseerimise) abil.

Vajalik aeg

• Neid kahte keemilist lahust võib ette valmistada, nii et see demonstreerimine toimub hetkega.

Tase

• Demonstratsioon sobib kõigile vanuserühmadele. Redoksreaktsioone õppivad keskkooli ja kolledži keemiaõpilased saavad eksperimendist maksimumi, kuid seda saab kasutada igas vanuses keemia ja loodusteaduste vastu huvi tekitamiseks. Demonstratsiooni võib läbi viia iga keskkooli või kolledži keemiaõpetaja. Kuna kaaliumpermanganaadi ja naatriumhüdroksiidi kasutamiseks on olemas turvaprotokollid, ei sobi see tutvustus järelevalveta lastele.