Hoe de kleurverandering te doen Chameleon Chemistry Demonstration

De chemische kameleon is prachtig kleurverandering chemie demonstratie die kan worden gebruikt om te illustreren redoxreacties. De kleurverandering loopt van paars naar blauw naar groen naar oranjegeel en tenslotte om te wissen.

Voor deze demonstratie, begint u met het voorbereiden van twee afzonderlijke oplossingen:

Oplossing A

• 2 mg kaliumpermanganaat
• 500 ml gedistilleerd water

Los op een kleine hoeveelheid kaliumpermanganaat in water. Het bedrag is niet kritisch, maar gebruik niet te veel, anders is de oplossing te diep gekleurd om de kleurveranderingen te zien. Gebruik gedestilleerd water in plaats van leidingwater om problemen veroorzaakt door zouten in leidingwater te voorkomen die de pH van het water kunnen beïnvloeden en de reactie kunnen verstoren. De oplossing moet een dieppaarse kleur hebben.

Oplossing B

• 6 g suiker (sucrose)
• 10 g natriumhydroxide (NaOH)
• 750 ml gedestilleerd water

Los de suiker en natriumhydroxide op in het water. De reactie tussen natriumhydroxide en water is exotherm, dus verwacht wat warmte te produceren. Dit is een duidelijke oplossing.

Als u klaar bent om de demonstratie te starten, hoeft u alleen de twee oplossingen met elkaar te combineren. Het meest dramatische effect krijg je als je het mengsel door elkaar laat draaien om de reactanten goed te combineren.

Na mengen verandert het paars van de kaliumpermanganaatoplossing onmiddellijk in blauw. Het verandert vrij snel in groen, maar het duurt een paar minuten voordat de volgende kleur verandert in bleek oranjegeel, zoals mangaan kooldioxide (MnO₂) neerslaat. Als je de oplossing lang genoeg laat zitten, zinkt het mangaandioxide naar de bodem van de kolf, waardoor je een heldere vloeistof krijgt.

De kleurveranderingen zijn het gevolg van oxidatie en reductie of een redoxreactie.

Het kaliumpermanganaat is verminderd (krijgt elektronen), terwijl de suiker is geoxideerd (verliest elektronen). Dit gebeurt in twee stappen. Ten eerste wordt het permanentangaation (paars in oplossing) gereduceerd tot het mangaanion (groen in oplossing):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Naarmate de reactie vordert, zijn zowel het paarse permanganaat als het groene manganaat aanwezig en vermengen zich tot een oplossing die blauw lijkt. Uiteindelijk komt er meer groen manganaat, wat een groene oplossing oplevert.

Vervolgens wordt het groene manganaat-ion verder verminderd en vormt het mangaandioxide:

• MnO₄^2- + 2 uur₂O + 2 e^- → MnO₂ + 4 OH^-

Mangaandioxide is goudbruin, maar de deeltjes zijn zo klein dat het lijkt alsof de oplossing van kleur verandert. Uiteindelijk zullen de deeltjes uit de oplossing bezinken, waardoor ze helder blijven.

De kameleondemonstratie is slechts een van de vele mogelijke kleurwisselingschemie-experimenten die u kunt uitvoeren. Als u het materiaal niet bij de hand heeft voor deze specifieke demonstratie, overweeg dan een andere proberen.

Sucrose en gedestilleerd water zijn veilig en niet giftig. Bij het voorbereiden van de oplossingen en het uitvoeren van de demonstratie moet echter geschikte veiligheidsuitrusting (laboratoriumjas, veiligheidsbril, handschoenen) worden gedragen. Natriumhydroxide en kaliumpermanganaat kunnen irritatie en chemische brandwonden veroorzaken bij contact met de huid of slijmvliezen. De chemische oplossingen moeten worden geëtiketteerd en uit de buurt van kinderen en huisdieren worden gehouden om te voorkomen dat ze per ongeluk worden ingeslikt. Kaliumpermanganaat is zeer giftig voor in het water levende organismen. Op sommige plaatsen is het toegestaan ​​om een ​​kleine hoeveelheid oplossing in de afvoer te gieten. De lezer wordt geadviseerd om de federale, staats- en lokale voorschriften te raadplegen voor correcte verwijdering.

Materialen

• Kaliumpermanganaat
• Sucrose (tafelsuiker)
• Natriumhydroxide
• Gedistilleerd water

Concepten geïllustreerd

• Deze demonstratie is een goed voorbeeld van een exotherme reactie. De kleurverandering wordt veroorzaakt door een redox (oxidatiereductie) reactie.

Vereiste tijd

• De twee chemische oplossingen kunnen van tevoren worden voorbereid, dus deze demonstratie is onmiddellijk.

Niveau

• De demonstratie is geschikt voor alle leeftijdsgroepen. Middelbare school- en universiteitschemiestudenten die redoxreacties bestuderen, zullen het meeste uit het experiment halen, maar het kan worden gebruikt om de interesse in chemie en wetenschap op elke leeftijd te stimuleren. De demonstratie kan worden uitgevoerd door elke scheikundeleraar van een middelbare school of universiteit. Omdat er veiligheidsprotocollen zijn voor het gebruik van kaliumpermanganaat en natriumhydroxide, is deze demonstratie niet geschikt voor kinderen zonder toezicht.