CHEMIA PIĘKNA Dr Anna Wrona-Piotrowicz Dr Arkadiusz Kłys

CHEMIA PIĘKNA Dr Anna Wrona-Piotrowicz Dr Arkadiusz Kłys

Eksperyment 1
CIECZ ZMIENIAJĄCA BARWĘ WRAZ Z TEMPERATURĄ
Sprzęt: probówka
Odczynniki:
Roztwór chlorku kobaltu(II), (heksahydrat CoCl2·6H2O )w nasyconym
roztworze chlorku sodu (NaCl)
Wykonanie:
Do probówki wlać 5 ml roztworu chlorku kobaltu(II) w nasyconym
roztworze chlorku sodu.
Tak przygotowaną probówkę należy umieścić w zlewce z gorącą wodą a
następnie po zmianie barwy w zlewce z zimną wodą.
Wyjaśnienie
W roztworze wodnym chlorku kobaltu(II) dochodzi do utworzenia
równowagi dynamicznej między dwoma rodzajami kompleksów kobaltu.
Można to zilustrować równaniem:
Co(H2O)62+
różowy
-
+ 4Cl

CoCl42- + 6H2O
niebieski
Kompleks chlorkowy wykazuje intensywnie niebieską barwę, zaś
akwakompleks różową.
W zależności od temperatury możemy obserwować zmianę barwy z
różowej na niebieską i odwrotnie.
24 oC
60 oC
Eksperyment 2
KAMELEON
Błękit bromotymolowy
Sprzęt: cylinder miarowy 100 ml
Odczynniki:
10% roztwór wodorotlenku sodu, błękit bromotymolowy, stały CO2.
Wykonanie:
Do cylindra dodać kilka miligramów błękitu bromotymolowego,
następnie dodać 60 ml wody destylowanej. Do tak przygotowanego
roztworu wkroplić kilka kropli 10% roztworu wodorotlenku sodu a
następnie wrzucić kawałek stałego CO2.
Wyjaśnienie:
Błękit bromotymolowym jest organiczną substancją, która w wodnym
środowisku obojętnym przybiera barwę zieloną, w zasadowym błękitną
a w kwaśnym żółtą.
Z obserwacji zmiany koloru po dodaniu suchego lodu możemy
stwierdzić, że roztwór uległ zakwaszeniu.
Nie cały dwutlenek węgla ulatuje z kolby, jego część rozpuszcza się
w wodzie tworząc bardzo słaby kwas węglowy. To właśnie kwas węglowy
jest odpowiedzialny za kwaśny smak wody mineralnej, czyli roztworu
dwutlenku węgla w wodzie.
Zakres zmiany barwy pH 6,2–7,6.
HO
Br
OH
Br
S
O
O
błękit bromotymolowy
Eksperyment 3
KAMELEON II
Sprzęt: probówka
Odczynniki:
Manganian(VII) potasu (KMnO4), 10% roztwór wodorotleneku sodu
(NaOHaq), 5% roztwór glukozy (C6H12O6).
Wykonanie:
W probówce rozpuszczamy kilka kryształków manganianu (VII) potasu
a następnie dodajemy 2 ml 10% wodorotleneku sodu. Tak
przygotowany roztwór ma barwę fioletoworóżową.
Następnie do przygotowanego roztworu dodajemy 2 ml 5% roztworu
glukozy. Po zamieszaniu obserwujemy zmianę barwy.
Barwa zmienia się stopniowo od fioletowej, przez granatową, zieloną,
a ostatecznie ciecz staje się żółtawa.
Wyjaśnienie:
Mangan na siódmym stopniu utleniania daje w roztworze piękną,
charakterystyczną dla nadmanganianów, fioletoworóżową barwę.
W środowisku zasadowym glukoza redukuje mangan z siódmego
stopnia utleniania na szósty; roztwór staje się wtedy zielony.
Kolor granatowy jest pośredni i nie wynika z obecności
charakterystycznych jonów. Mangan jest jednak dalej
redukowany do czwartego stopnia utlenienia. Powstaje wtedy
nierozpuszczalny osad tlenku manganu (IV) MnO2, który
zawieszony w roztworze daje barwę słomkowożółtą.
MnO4-
MnO42-
MnO2
Eksperyment 4
FRAKTALE
Sprzęt: zlewka, szalka Petriego, drut miedziany, baterie 4.5V
Odczynniki:
5% roztwór azotanu srebra – AgNO3
5% roztwór amoniaku
Wykonanie:
W zlewce umieszczamy 10 ml 1% roztworu AgNO3, następnie
alkalizujemy go dodając powoli 5% roztwór amoniaku, tak by
rozpuścił się tworzący początkowo osad.
Powstały roztwór wlewamy do szalki Petriego. Elektrodę dodatnią
umieszczamy na brzegu naczynia, zaś ujemną pośrodku. Następnie
do elektrod podłączamy napięcie 4.5V. Natychmiast zaczyna
powstawać drzewiasta struktura, która rozrasta się od katody w
kierunku anody na powierzchni cieczy.
Wyjaśnienie:
Podczas elektrolizy dochodzi do powstania metalicznego
srebra zgodnie z reakcją:
Ag
+
e
Ag
Dzięki napięciu powierzchniowemu srebro powstaje na
granicy faz. Powstały metal także przewodzi prąd, więc
elektroliza zachodzi w dalszym ciągu na powierzchni
utworzonego srebra. Warstwy metalu narastają tworząc
chaotyczne, drzewiaste kształty.
Eksperyment 5
NIEBIESKA BUTELKA
N
Sprzęt: kolbka erlenmayera, korek
Odczynniki:
H3C
N
CH3
S
N
Cl
CH3
CH3
błękit metylenowy
Glukoza, 10% roztwór wodorotlenku sodu, błękit metylenowy, woda
destylowana
Wykonanie:
W kolbie umieszczamy 10% roztwór wodorotlenku sodu a następnie
1-2 g glukozy. Do całości dodajemy 50-60 ml wody destylowanej
i wszystko mieszamy. Następnie dodajemy szczyptę błękitu
metylenowego i znów mieszamy. Roztwór pozostawiamy na chwilę
w spoczynku.
Wyjaśnienie:
Obserwowane zmiany barwy roztworu są efektem dwóch reakcji
zachodzących w roztworze: redukcji i utleniania barwnika. Glukoza
należy do cukrów redukujących.
W środowisku zasadowym glukoza redukuje błękit metylenowy (sama
utlenia się do kwasu glukonowego, który reaguje z jonami sodu dając
w efekcie glukonian sodu) do tak zwanego leukozwiązku. Leukozwiązek
jest bezbarwny, stąd zanik barwy. Potrząśnięcie naczynia doprowadza
energię do układu, dzięki czemu tlen pochodzący z powietrza może
utlenić leukozwiązek na powrót do błękitu metylenowego. Błękit jednak
zostanie znowu zredukowany, więc cykl zmian barwy może być
powtarzany aż do wyczerpania reagentów.
Eksperyment 6
Światła drogowe
Sprzęt: cylinder
Odczynniki: indygokarmin, wodorotlenek sodu NaOH, glukoza
C6H12O6, woda
Dwa roztwory:
A - 1,5g glukozy C6H12O6 w 70cm3 wody,
B - 0,67g wodorotlenku sodu NaOH w 30cm3 wody.
Wykonanie:
Roztwór A musimy podgrzać do temperatury około 35°C,
a następnie dodać do niego odrobinę, najwyżej kilka miligramów
indygokarminu C16H8N2Na2O8S2. Roztwór powinien przybrać
intensywnie niebieski kolor. Następnie do dodajemy do niego
roztwór B.
Wyjaśnienie:
Indygokarmin w roztworze obojętnym ma barwę niebieską. Po
dodaniu wodorotlenku sodu odczyn roztworu staje się silnie
zasadowy, pociąga to za sobą zmianę barwy. Jednocześnie glukoza w
takich warunkach ujawnia swoje właściwości redukujące: Barwnik
zostaje najpierw częściowo zredukowany, co objawia się czerwonym
zabarwieniem. Proces ten postępuje dalej, aż do całkowitego
zredukowania indygo karminu. Efektem tego jest przyjęcie przez
roztwór koloru żółtego. Jednocześnie glukoza utlenia się do kwasu
glukonowego, następnie, w obecności wodorotlenku sodu,
przechodząc w glukonian sodu.
O
Na
O S
O
O
H
N
O
N
S
H
O
indygokarmin
O
O
Na
Eksperyment 7
Chemiczna latarka - chemiluminescencja luminalu
Sprzęt: probówki
Odczynniki: 5 g stałego KOH, 200 ml dimetylosulfotlenku (DMSO), 10
mg stałego luminolu.
Wykonanie:
Do probówki wsypać KOH, wlać DMSO, a następnie dodać luminol.
Zawartość probówki intensywnie wstrząsać. Po 2-3 minutach
rozpoczyna się emisja światła. Jasność świecenia jest tak duża, że
pozwala czytać w ciemności. Zwiększenie ilości luminolu pogarsza
emisję. Wstępne napełnienie kolby tlenem podwyższa jaskrawość
świecenia. Świecenie luminolu w rozpuszczalnikach organicznych nie
wymaga obecności aktywatora.
Eksperyment 8
WULKAN
Sprzęt: makieta wulkanu wykonana z gipsu , zapałki
Odczynniki:
Dichromian(VI) amonu (NH4)2Cr2O7 –kilka gramów
Wykonanie:
Na szczycie wulkanu umieścić kilka gramów dichromianu
(VI) amonu, następnie zapalić
Wyjaśnienie:
Dichromian(VI) amonu łatwo ulega termicznej reakcji rozkładu
według przedstawionego poniżej równania:
(NH4)2Cr2O7
N2 + 4H2O
+
Cr2O3
Powstały zielony tlenek chromu (III) ma o wiele większą
objętość niż użyty dichromian (VI) amonu. Z tego powodu
obserwujemy formowanie pseudo wulkanicznego stożka.
Powstały tlenek jest nierozpuszczalny w wodzie i nietoksyczny.
Ma on zastosowanie jako bardzo trwały zielony pigment do farb.