Weird Science

Światła drogowe

W tym arty­kule chcę przed­sta­wić kolejne sto­sun­kowo pro­ste, ale zapew­nia­jące nie­sa­mo­wity efekt wizu­alny doświad­cze­nie. Będą to che­miczne świa­tła dro­gowe!

Ilustracja

Nazwa doświad­cze­nia bie­rze się stąd, że imi­tuje ono barwy dro­go­wych świa­teł sygna­li­za­cyj­nych: zie­loną, czer­woną i żółtą.

Nie­wąt­pliwą zaletą tego eks­pe­ry­mentu jest fakt, że w inte­re­su­jący spo­sób wpro­wa­dza w dzie­dzinę ter­mo­dy­na­miki che­micz­nej.

Potrzebne mate­riały

Do prze­pro­wa­dze­nia doświad­cze­nia potrze­bu­jemy:

Ostrze­że­nie: Wodo­ro­tle­nek sodu jest mocną zasadą i jest sil­nie żrący! Może powo­do­wać dot­kliwe opa­rze­nia i ciężkie usz­ko­dze­nia oczu. Indy­go­kar­min jest szko­dliwy w razie wdy­cha­nia jego pyłów oraz drażn­iący dla skóry i oczu! Indy­go­kar­min jest bar­dzo wydaj­nym barw­ni­kiem; nawet mikro­sko­pijne krysz­tały mogą spo­wo­do­wać pow­sta­nie trud­nych do usu­nięcia plam. Autor nie bie­rze jakiej­kol­wiek odpo­wie­dzial­no­ści za wszel­kie mogące pow­stać szkody. Robisz to na wła­sne ryzyko!

Indy­go­kar­min, zwany ina­czej kar­mi­nem indygo, jest syn­te­tycz­nym nie­bie­skim barw­ni­kiem będącym sul­fo­nową pochodną indyga. Jest także barw­nym wskaźn­i­kiem odczynu śro­do­wi­ska: w sil­nie zasa­do­wych warun­kach przy­biera barwę żółtą, w innych zaś nie­bie­ską. Barw­nik ten jest sto­so­wany prze­my­śle spo­żyw­czym.

Ilustracja

W celu wyko­na­nia doświad­cze­nia musimy przy­go­to­wać dwa roz­twory:

Roz­twory są trwałe, można je długo prze­cho­wy­wać.

Doświad­cze­nie

Przy­go­to­wa­nie doświad­cze­nia jest pro­ste. 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.

Ilustracja: r-r niebieski

r-r niebieski

Potem doda­jemy roz­twór B; ciecz zmie­nia barwę na zie­loną.

Ilustracja: r-r zielony

r-r zielony

Wystar­czy jed­nak pocze­kać chwilę, by roz­twór samo­czyn­nie nagle stał się czer­wony.

Ilustracja: r-r czerwony

r-r czerwony

Czer­wona barwa nie utrzy­muje się jed­nak długo - po paru­na­stu sekun­dach zostaje zastąpiona przez żółtą.

Ilustracja: r-r żółty

r-r żółty

Pow­stałe w ten spo­sób barwy i ich przej­ścia pre­zen­tują się naprawdę wspa­niale, szcze­gól­nie przy odpo­wied­nim oświe­tle­niu. To jed­nak jesz­cze nie koniec: wystar­czy sil­nie potrząsnąć naczy­niem, aby żółty roz­twór stał się na pow­rót zie­lony! Potem możemy być ponow­nie świad­kami efek­tow­nej prze­miany barw­nej.

Poniższy, nakręcony przeze mnie film przed­sta­wia prze­bieg całego doświad­cze­nia:

Doświad­cze­nie można prze­pro­wa­dzać wie­lo­krot­nie, jed­nak barwy z każdym pow­tórze­niem będą coraz mniej inten­sywne.

Wyja­śnie­nie

Pre­zen­to­wane doświad­cze­nie jest w swej isto­cie podobne do przed­sta­wio­nego tutaj, ale zapew­nia cie­kaw­szy efekt wizu­alny. Użyty tam błękit mety­le­nowy jest jed­nak łatwiej­szy do zdo­by­cia i tańszy niż indy­go­kar­min.

Pier­wotna, błękitna barwa jest natu­ralna dla wskaźn­ika obec­nego w roz­two­rze o odczy­nie zbli­żo­nym do obo­jęt­nego. Po doda­niu wodo­ro­tlenku sodu NaOH odczyn roz­tworu staje się sil­nie zasa­dowy, pociąga to za sobą zmianę barwy. Jed­no­cze­śnie glu­koza w takich warun­kach ujaw­nia swoje wła­ści­wo­ści redu­ku­jące: barw­nik zostaje naj­pierw zre­du­ko­wany czę­ściowo, co obja­wia się czer­wo­nym zabar­wie­niem. Pro­ces ten postępuje dalej, aż do całk­o­wi­tego zre­du­ko­wa­nia indy­go­kar­minu. Efek­tem tego jest przy­jęcie przez roz­twór koloru żółt­ego. Jed­no­cze­śnie glu­koza utle­nia się do kwasu glu­ko­no­wego, w obec­no­ści wodo­ro­tlenku sodu NaOH prze­cho­dzącego w glu­ko­nian sodu.

Czemu potrząśnięcie roz­two­rem powo­duje zmianę barwy? Otóż wtedy do cie­czy zostaje wpro­wa­dzony tlen z powie­trza. Za jego pomocą zre­du­ko­wany barw­nik utle­nia się na pow­rót do formy dającej w roz­two­rze barwę zie­loną, po czym następuje ponowna reduk­cja.

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

Lite­ra­tura dodat­kowa:

Marek Ples

Aa