Hogyan kell elvégezni a színváltoztatást a kaméleon kémiai bemutatója

A kémiai kaméleon csodálatos színváltozás kémia demonstráció amelyet felhasználhatunk illusztrálásra redox reakciók. A színváltozás a lila-kék-zöld-zöld-narancssárga-sárga és végül az áttetsződésig megy végbe.

Ezért demonstráció, két különálló megoldás elkészítésével kezdődik:

A megoldás

• 2 mg kálium-permanganát
• 500 ml desztillált víz

Feloldódik kis mennyiségű kálium-permanganát vízbe. Az összeg nem kritikus, de ne használjon túl sokat, mert különben a megoldás túl mély lesz, hogy láthassa a színváltozást. Csapvíz helyett desztillált vizet használjon, hogy elkerülje a csapvíz sói által okozott problémákat, amelyek befolyásolhatják a víz pH-ját és zavarhatják a reakciót. Az oldatnak mély lila színűnek kell lennie.

B megoldás

• 6 g cukor (szacharóz)
• 10 g nátrium-hidroxid (NaOH)
• 750 ml desztillált víz

Oldjuk fel a cukrot és a nátrium-hidroxidot a vízben. A nátrium-hidroxid és a víz közötti reakció exoterm, tehát várhatóan némi hő képződik. Ez egyértelmű megoldás.

Ha készen áll a demonstráció elindítására, csak annyit kell tennie, hogy összekeverje a két megoldást. A legdrámaibb hatást akkor érheti el, ha a keveréket egymás mellett forgatva a reagenseket alaposan összevonja.

Keverés után a kálium-permanganát oldat lila azonnal kékre változik. Meglehetősen gyorsan zöldre változik, de néhány percet igénybe vesz, amíg a következő színváltás halvány narancssárga-színűre változik mangán dioxid (MnO₂) kicsapódik. Ha hagyja, hogy az oldat elég hosszú ideig álljon, a mangán-dioxid elsüllyed a lombik aljára, tiszta folyadékot hagyva Önnek.

A színváltozás az oxidáció és redukció, vagy egy redox reakció eredménye.

A kálium-permanganát csökken (elektronokat nyer), míg a cukor oxidálódik (elektronokat veszít). Ez két lépésben történik. Először a permanganátiont (lila oldatban) redukálva létrejutnak a mangánátionok (zöld oldatban):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

A reakció előrehaladtával mind a lila permanganát, mind a zöld manganát jelen van, és összekeveredve kék színű oldatot kapunk. Végül több zöld mangánát van, ami zöld oldatot eredményez.

Ezután a zöld mangánát-ion tovább redukálódik és mangán-dioxidot képez:

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

A mangán-dioxid aranybarna szilárd anyag, de a részecskék olyan kicsik, hogy az oldat színét megváltoztassa. Végül a részecskék kioldódnak az oldatból, tiszta maradnak.

A kaméleon bemutató csak egy a sok lehetséges színváltozási kémiai kísérlet közül, amelyeket elvégezhet. Ha nincs kéznél az anyag erre a demonstrációra, fontolja meg kipróbál egy másikat.

A szacharóz és a desztillált víz biztonságos és nem mérgező. Az oldatok előkészítése és a demonstráció végrehajtása során azonban megfelelő biztonsági felszerelést (laboratóriumi köpenyt, védőszemüveget, kesztyűt) kell viselni. A nátrium-hidroxid és a kálium-permanganát a bőrrel vagy a nyálkahártyákkal érintkezve irritációt és kémiai égési sérüléseket okozhat. A kémiai oldatokat címkézéssel kell ellátni, gyermekektől és háziállatoktól távol, a véletlen lenyelés elkerülése érdekében. A kálium-permanganát nagyon mérgező a vízi szervezetekre. Egyes helyeken megengedett, hogy kis mennyiségű oldatot öntsön a csatornába. Az olvasónak azt tanácsoljuk, hogy vegye figyelembe a szövetségi, állami és helyi rendeleteket a megfelelő hulladékkezeléshez.

anyagok

• Kálium-permanganát
• Szacharóz (asztali cukor)
• Nátrium-hidroxid
• Desztillált víz

Illusztrált fogalmak

• Ez a demonstráció jó példája az exoterm reakciónak. A színváltozást egy redox (oxidáció-redukció) reakcióval állítják elő.

A szükséges idő

• A két kémiai oldat előre elkészíthető, tehát ez a demonstráció azonnal megtörténik.

Szint

• A bemutató minden korosztály számára alkalmas. A redox reakciókat tanulmányozó középiskolás és főiskolai kémia hallgatók a lehető legtöbbet fogják kihozni a kísérletből, de felhasználható bármilyen életkorban a kémia és a tudomány iránti érdeklődés ösztönzésére. A demonstrációt bármely középiskolai vagy főiskolai kémia tanár végezheti. Mivel vannak biztonsági protokollok a kálium-permanganát és a nátrium-hidroxid használatára, ez a bemutató nem alkalmas felügyelet nélküli gyermekek számára.