Eksperyment 1 CIECZ ZMIENIAJĄCA BARWĘ WRAZ Z TEMPERATURĄ Sprzęt: probówka Odczynniki: Roztwór chlorku kobaltu(ii), (heksahydrat CoCl 2 6H 2 O )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(H 2 O) 6 2+ + 4Cl - różowy CoCl 4 2- + 6H 2 O 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 o C 60 o C
Eksperyment 2 KAMELEON Błękit bromotymolowy Sprzęt: cylinder miarowy 100 ml Odczynniki: 10% roztwór wodorotlenku sodu, błękit bromotymolowy, stały CO 2. 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 CO 2.
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 (KMnO 4 ), 10% roztwór wodorotleneku sodu (NaOH aq ), 5% roztwór glukozy (C 6 H 12 O 6 ). 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) MnO 2, który zawieszony w roztworze daje barwę słomkowożółtą. MnO - MnO 2-4 4 MnO 2
Eksperyment 4 FRAKTALE Sprzęt: zlewka, szalka Petriego, drut miedziany, baterie 4.5V Odczynniki: 5% roztwór azotanu srebra AgNO 3 5% roztwór amoniaku Wykonanie: W zlewce umieszczamy 10 ml 1% roztworu AgNO 3, 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 Sprzęt: kolbka erlenmayera, korek Odczynniki: 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. H 3 C N CH 3 N S Cl błękit metylenowy N CH 3 CH 3
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 C 6 H 12 O 6, woda Dwa roztwory: A - 1,5g glukozy C 6 H 12 O 6 w 70cm 3 wody, B - 0,67g wodorotlenku sodu NaOH w 30cm 3 wody. Wykonanie: Roztwór A musimy podgrzać do temperatury około 35 C, a następnie dodać do niego odrobinę, najwyżej kilka miligramów indygokarminu C 16 H 8 N 2 Na 2 O 8 S 2. 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. Na O O S O O N H H O N O S O O Na indygokarmin
Sprzęt: probówki Eksperyment 7 Chemiczna latarka - chemiluminescencja luminalu 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 (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 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: (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3 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.