Sådan udføres farveændring kamæleonkemi-demonstration

Den kemiske kamæleon er en vidunderlig demonstration af farveændringskemi der kan bruges til at illustrere redox reaktioner. Farveændringen løber fra lilla til blå til grøn til orange-gul og til sidst til klar.

For det demonstration, starter du med at forberede to separate løsninger:

Løsning A

• 2 mg kaliumpermanganat
• 500 ml destilleret vand

Opløse en lille mængde kaliumpermanganat i vand. Mængden er ikke kritisk, men brug ikke for meget, ellers bliver løsningen for dybt farvet til at se farveændringerne. Brug destilleret vand i stedet for ledningsvand for at undgå problemer forårsaget af salte i vand fra hanen, der kan påvirke vandets pH og forstyrre reaktionen. Opløsningen skal være en dyb lilla farve.

Opløsning B

• 6 g sukker (saccharose)
• 10 g natriumhydroxid (NaOH)
• 750 ml destilleret vand

Opløs sukker og natriumhydroxid i vandet. Reaktionen mellem natriumhydroxid og vand er eksoterm, så forvent at der produceres noget varme. Dette vil være en klar løsning.

Når du er klar til at starte demonstrationen, er alt hvad du skal gøre at blande de to løsninger sammen. Du får den mest dramatiske effekt, hvis du hvirver blandingen sammen for at kombinere reaktanterne grundigt.

Efter blanding skifter den lilla i kaliumpermanganatopløsningen straks til blå. Det skifter hurtigt til grønt, men det tager et par minutter, før den næste farveændring til lys orange-gul, som mangan dioxid (MnO₂) udfældes. Hvis du lader opløsningen sidde længe nok, synker mangandioxid ned i bunden af ​​kolben, hvor du får en klar væske.

Farveændringerne er resultatet oxidation og reduktion eller en redoxreaktion.

Kaliumpermanganatet reduceres (vinder elektroner), mens sukkeret oxideres (mister elektroner). Dette sker i to trin. Først reduceres permanentangationen (lilla i opløsning) til dannelse af manganation (grøn i opløsning):

• MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

Efterhånden som reaktionen forløber, er både det lilla permanganat og det grønne manganat til stede og blandes sammen for at producere en opløsning, der ser blå ud. Til sidst er der mere grønt manganat, hvilket giver en grøn opløsning.

Dernæst reduceres den grønne manganion yderligere og danner mangandioxid:

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

Mangandioxid er gyldenbrunt fast stof, men partiklerne er så små, at de får opløsningen til at ændre farve. Til sidst vil partiklerne sætte sig ud af opløsningen og lade den være klar.

Kameleon-demonstrationen er blot en af ​​mange mulige farveændringskemieksperimenter, du kan udføre. Hvis du ikke har materialerne til rådighed til netop denne demonstration, skal du overveje prøver en anden.

Sukrose og destilleret vand er sikkert og ikke-giftigt. Dog skal der anvendes passende sikkerhedsudstyr (lab frakke, beskyttelsesbriller, handsker), når man klargør løsningen og udfører demonstrationen. Natriumhydroxid og kaliumpermanganat kan forårsage irritation og kemiske forbrændinger i kontakt med hud eller slimhinder. De kemiske opløsninger skal mærkes og holdes væk fra børn og kæledyr for at undgå utilsigtet indtagelse. Kaliumpermanganat er meget giftigt for organismer, der lever i vand. Nogle steder er det tilladt at hælde en lille mængde af en opløsning ned i drænet. Læser rådes til at konsultere føderale, statslige og lokale regler for korrekt bortskaffelse.

Materialer

• Kaliumpermanganat
• Sukrose (bordsukker)
• Natriumhydroxid
• Destilleret vand

Begreber illustreret

• Denne demonstration er et godt eksempel på en eksoterm reaktion. Farveændringen produceres via en redox-reaktion (oxidationsreduktion).

Påkrævet tid

• De to kemiske opløsninger kan fremstilles på forhånd, så denne demonstration er øjeblikkelig.

Niveau

• Demonstrationen er velegnet til alle aldersgrupper. Gymnasiestuderende på gymnasiet og college, der studerer redoxreaktioner, får mest muligt ud af eksperimentet, men det kan bruges til at stimulere interessen for kemi og videnskab i alle aldre. Demonstrationen kan udføres af enhver gymnasiekemi eller gymnasiekemisk lærer. Da der findes sikkerhedsprotokoller til brug af kaliumpermanganat og natriumhydroxid, er denne demonstration ikke egnet til børn uden opsyn.