Hvordan gjøre fargeendring demonstrasjon av kameleonkjemi

Den kjemiske kameleonen er en fantastisk fargeendring kjemi demonstrasjon som kan brukes til å illustrere redoksreaksjoner. Fargeendringen går fra lilla til blå til grønn til oransjegul og til slutt til klar.

For dette demonstrasjonbegynner du med å lage to separate løsninger:

Løsning A

• 2 mg kaliumpermanganat
• 500 ml destillert vann

Løse opp en liten mengde kaliumpermanganat i vann. Mengden er ikke kritisk, men ikke bruk for mye, ellers blir løsningen for dypt farget til å se fargeendringene. Bruk destillert vann i stedet for tappevann for å unngå problemer forårsaket av salter i tappevann som kan påvirke vannets pH og forstyrre reaksjonen. Løsningen skal være en dyp lilla farge.

Løsning B

• 6 g sukker (sukrose)
• 10 g natriumhydroksyd (NaOH)
• 750 ml destillert vann

Løs sukker og natriumhydroksyd i vannet. Reaksjonen mellom natriumhydroksyd og vann er eksoterm, så forvent at det blir produsert noe varme. Dette vil være en klar løsning.

Når du er klar til å starte demonstrasjonen, er alt du trenger å gjøre å blande de to løsningene sammen. Du får den mest dramatiske effekten hvis du surrer blandingen sammen for å kombinere reaktantene grundig.

Ved blanding skifter det lilla til kaliumpermanganatløsningen umiddelbart til blått. Den skifter til grønt ganske raskt, men det tar noen minutter før neste fargeendring til blek oransje-gul, som mangan dioksid (MnO₂) faller ut. Hvis du lar løsningen sitte lenge nok, vil mangandioksid synke til bunnen av kolben, slik at du får en klar væske.

Fargeendringene er resultatet oksidasjon og reduksjon eller en redoksreaksjon.

Kaliumpermanganatet er redusert (får elektroner), mens sukkeret er oksidert (mister elektroner). Dette skjer i to trinn. Først reduseres permanentangationet (lilla i løsning) for å danne manganationet (grønn i oppløsning):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Når reaksjonen fortsetter, er både det lilla permanganatet og det grønne manganatet til stede, og blandes sammen for å gi en løsning som virker blå. Etter hvert er det mer grønt manganat, noe som gir en grønn løsning.

Deretter reduseres det grønne manganionet ytterligere og danner mangandioksid:

• MnO₄^2- + 2 t₂O + 2 e^- → MnO₂ + 4 OH^-

Mangandioksid er gyldenbrunt faststoff, men partiklene er så små at de får løsningen til å synes å endre farge. Etter hvert vil partiklene sette seg ut av løsningen, og etterlate det klart.

Kameleon-demonstrasjonen er bare ett av mange mulige fargeendrings kjemieeksperimenter du kan utføre. Hvis du ikke har materialene tilgjengelig for akkurat denne demonstrasjonen, bør du vurdere prøver en annen.

Sukrose og destillert vann er trygt og ikke-giftig. Imidlertid bør passende sikkerhetsutstyr (lab frakk, vernebriller, hansker) brukes når du forbereder løsningene og utfører demonstrasjonen. Natriumhydroksyd og kaliumpermanganat kan forårsake irritasjon og kjemiske forbrenninger ved kontakt med hud eller slimhinner. De kjemiske løsningene må merkes og holdes borte fra barn og kjæledyr for å unngå svelging. Kaliumpermanganat er svært giftig for vannlevende organismer. Noen steder er det tillatt å helle en liten mengde av en løsning ned i avløpet. Leseren anbefales å konsultere føderale, statlige og lokale forskrifter for korrekt avhending.

materialer

• Kaliumpermanganat
• Sukrose (bordsukker)
• Natriumhydroksyd
• Destillert vann

Begreper illustrert

• Denne demonstrasjonen er et godt eksempel på en eksoterm reaksjon. Fargeendringen produseres via en redoks (oksydasjonsreduksjon) reaksjon.

Tid som kreves

• De to kjemiske løsningene kan tilberedes på forhånd, så denne demonstrasjonen er øyeblikkelig.

Nivå

• Demonstrasjonen passer for alle aldersgrupper. Gymnasiestudier som studerer redoksreaksjoner vil få mest mulig ut av eksperimentet, men det kan brukes til å stimulere interessen for kjemi og vitenskap i alle aldre. Demonstrasjonen kan utføres av en hvilken som helst videregående skole eller kjemi lærer. Fordi det finnes sikkerhetsprotokoller for bruk av kaliumpermanganat og natriumhydroksyd, er denne demonstrasjonen ikke egnet for barn uten tilsyn.