כיצד לבצע את שינוי ההפגנה בכימית

הזיקית הכימית נפלאה הדגמת כימיה לשינוי צבע שניתן להשתמש בהן כדי להמחיש תגובות רדוקס. שינוי הצבעים עובר מסגול לכחול לירוק לכתום-צהוב ולבסוף לבהיר.

לזה הפגנהאתה מתחיל בהכנת שני פתרונות נפרדים:

פיתרון א

• 2 מ"ג אשלגן פרמנגנט
• 500 מ"ל מים מזוקקים

להמיס כמות קטנה של אשלגן permanganate למים. הסכום אינו קריטי, אך אל תשתמשו יותר מדי, אחרת הפתרון יהיה צבעוני עמוק מכדי לראות את השינויים בצבע. השתמש במים מזוקקים ולא במי ברז כדי להימנע מבעיות הנגרמות על ידי מלחים במי ברז שיכולים להשפיע על pH המים ולהפריע לתגובה. הפיתרון צריך להיות בצבע סגול עמוק.

פיתרון ב

• 6 גרם סוכר (סוכרוז)
• 10 גרם נתרן הידרוקסיד (NaOH)
• 750 מ"ל מים מזוקקים

ממיסים במים את הסוכר והנתרן הידרוקסיד. התגובה בין נתרן הידרוקסיד למים היא אקסותרמית, אז צפו כי ייווצר חום. זה יהיה פיתרון ברור.

כשאת מוכנה להתחיל בהפגנה, כל מה שאתה צריך לעשות זה לערבב את שני הפתרונות יחד. תקבל את האפקט הדרמטי ביותר אם תערבל את התערובת יחד כדי לשלב ביסודיות את המגיבים.

לאחר הערבוב הסגול של תמיסת האשלגן permanganate מיד משתנה לכחול. הוא משתנה לירוק די מהר, אך לוקח כמה דקות לשינוי הצבע הבא לצבע כתום-צהוב בהיר

שינויי הצבע הם חמצון והפחתה כתוצאה מתגובה.

פרמנגנט האשלגן מופחת (מרוויח אלקטרונים) ואילו הסוכר מחומצן (מאבד אלקטרונים). זה מתרחש בשני שלבים. ראשית, יון הקבע המנגן (סגול בתמיסה) מצטמצם ליצירת יון המנגנט (ירוק בתמיסה):

• MnO₄^- + ה^- → MnO₄^2-

ככל שהתגובה נמשכת, קיימים גם הפרמנגנט הסגול וגם המנגנט הירוק, ומתמזגים זה לזה כדי ליצור פיתרון שנראה כחול. בסופו של דבר יש יותר מנגנט ירוק, שמניב פיתרון ירוק.

בשלב הבא מופחת יון המנגן הירוק ויוצר דו תחמוצת המנגן:

• MnO₄^2- + 2 ח₂O + 2 e^- → MnO₂ + 4 OH^-

דו תחמוצת המנגן היא בצבע חום זהוב, אך החלקיקים כה קטנים עד שהם הופכים את התמיסה לשינוי צבע. בסופו של דבר החלקיקים יתיישבו מהפתרון, וישאירו את זה ברור.

הדגמת הזיקית היא רק אחד מניסויים רבים של ניסויים בכימיה לשינוי צבע שתוכלו לבצע. אם אין לך את החומרים העומדים לרשותך להפגנה ספציפית זו, שקול מנסה אחר.

סוכרוז ומים מזוקקים בטוחים ולא רעילים. עם זאת, יש ללבוש ציוד בטיחות מתאים (מעיל מעבדה, משקפי בטיחות, כפפות) בעת הכנת הפתרונות וביצוע ההפגנה. נתרן הידרוקסיד ואשלגן permanganate יכולים לגרום לגירוי ולכוויות כימיות במגע עם עור או ריריות. יש לתייג את הפתרונות הכימיים ולהרחיקם מילדים וחיות מחמד בכדי למנוע בליעה בשוגג. פרמנגנט אשלגן רעיל ביותר לאורגניזמים מימיים. במקומות מסוימים מותר לשפוך כמות קטנה של פיתרון לטמיון. הקורא מומלץ להתייעץ עם התקנות הפדרליות, הממלכתיות והמקומיות לצורך סילוק נאות.

חומרים

• פרמנגנט אשלגן
• סוכרוז (סוכר שולחן)
• נתרן הידרוקסידי
• מים מזוקקים

מושגים מאוירים

• הדגמה זו היא דוגמה טובה לתגובה אקזוותרמית. שינוי הצבע מופק באמצעות תגובת redox (הפחתת חמצון).

זמן דרוש

• ניתן להכין את שני הפתרונות הכימיים מראש, כך שהדגמה זו היא מיידית.

רמה

• ההפגנה מתאימה לכל קבוצות הגיל. סטודנטים לכימיה בתיכון ובמכללות העוסקות בתגובות רדוקס יפיקו את המרב מהניסוי, אך ניתן להשתמש בו כדי לעורר עניין בכימיה ומדע בכל גיל. ההפגנה עשויה להתבצע על ידי כל מורה בכימיה בתיכון או במכללה. מכיוון שיש פרוטוקולי בטיחות לשימוש באשלגן פרמנגנט ונתרן הידרוקסיד, הדגמה זו אינה מתאימה לילדים ללא פיקוח.