Weird Science

Kolorowy cylinder - błękit bromotymolowy i dwutlenek węgla

Nauka przez doświad­cze­nie jest naj­lep­szą formą zdo­by­wa­nia wie­dzy. Dla­tego poka­zowe eks­pe­ry­menty mogą być bar­dzo war­to­ściowe; trzeba jed­nak pamiętać, by sta­rać się dostrze­gać nie sam efekt, ale i pra­wi­dło­wo­ści sto­jące za nim.

Pre­zen­to­wane w tym arty­kule doświad­cze­nie jest pro­ste do prze­pro­wa­dze­nia, zapew­nia nie­sa­mo­wity efekt wizu­alny, a jed­no­cze­śnie w cie­kawy spo­sób wpro­wa­dza w zagad­nie­nia odczynu śro­do­wi­ska.

Ilustracja

Eks­pe­ry­ment dosko­nale nadaje się na wszel­kie pokazy nau­kowe!

Czego potrze­bu­jemy?

Potrze­bu­jemy dibro­mo­ty­mo­lo­sul­fo­fta­le­iny C27H28Br2O5S. Związek ten jest ina­czej nazy­wany błęki­tem bro­mo­ty­mo­lo­wym.

Ilustracja

Alko­ho­lowy roz­twór tej sub­stan­cji jest czer­wony.

Kolejną potrzebną sub­stan­cją jest zesta­lony dwu­tle­nek węgla CO2, czyli suchy lód. W zwy­kłych warun­kach CO2 zestala się w tem­pe­ra­tu­rze −78,5°C, a w tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej nieu­stan­nie sub­li­muje.

Przy­datny będzie także wodo­ro­tle­nek sodu NaOH, w postaci sta­łej lub w roz­cieńczo­nym roz­two­rze.

Ostrze­że­nie: Błękit bro­mo­ty­mo­lowy jest tok­syczny i rako­twór­czy, a na skórze pozo­sta­wia trudne do usu­nięcia plamy. Zesta­lony dwu­tle­nek węgla CO2 zacho­wuje bar­dzo niską tem­pe­ra­turę - należy zacho­wać bezw­zględną ostrożn­ość! Dłuższy kon­takt ze skórą może spo­wo­do­wać dot­kliwe odm­ro­że­nia. Wodo­ro­tle­nek sodu NaOH jest żrący. Autor nie bie­rze jakiej­kol­wiek odpo­wie­dzial­no­ści za wszel­kie mogące pow­stać szkody. Robisz to na wła­sne ryzyko!

Pokaz!

Przy­go­to­wa­nie doświad­cze­nia nie jest skom­pli­ko­wane. Do cylin­dra mia­ro­wego, na przy­kład o pojem­no­ści 100cm3, należy wlać wodę desty­lo­waną do około 3/4 objęto­ści i bar­dzo deli­kat­nie zal­ka­li­zo­wać ją nie­wiel­kim dodat­kiem wodo­ro­tlenku sodu - wystar­czy kilka mili­gra­mów lub kilka kro­pli roz­tworu. Po doda­niu kilku kro­pli alko­ho­lo­wego roz­tworu błękitu bro­mo­ty­mo­lo­wego ciecz przyj­muje barwę ciem­no­nie­bie­ską.

Ilustracja: roztwór niebieski

roztwór niebieski

Następ­nie do roz­tworu należy wrzu­cić nie­wielki frag­ment suchego lodu. Prze­bieg doświad­cze­nia ilu­struje poniższy film.

Woda ma tem­pe­ra­turę równą około 20°C, jest więc o pra­wie sto stopni cie­plej­sza niż suchy lód! Nic więc dziw­nego, że w kon­tak­cie z nią ten ostatni inten­syw­nie sub­li­muje. Niska tem­pe­ra­tura powo­duje skro­ple­nie pary wod­nej z powie­trza, co obja­wia się pow­sta­niem mgły.

Po chwili roz­twór przyj­muje kolor zie­lony, a następ­nie żółty.

Ilustracja: roztwór zielony

roztwór zielony

Ilustracja: roztwór żółty

roztwór żółty

Niek­tórzy eks­pe­ry­men­ta­to­rzy mogą mieć pro­blem ze zdo­by­ciem suchego lodu. Mimo jego braku nie musimy jed­nak rezy­gno­wać z doświad­cze­nia! Przez roz­twór można prze­pusz­czać stru­mień gazo­wego dwu­tlenku węgla CO2, co da ten sam efekt co zasto­so­wa­nie suchego lodu (oczy­wi­ście oprócz pow­sta­nia mgły). Widać to na poniższych zdjęciach.

Ilustracja: roztwór niebieski

roztwór niebieski

Ilustracja: roztwór żółty

roztwór żółty

Wyja­śnie­nie

Błękit bro­mo­ty­mo­lowy C27H28Br2O5S jest barw­ni­kiem, che­micz­nym wskaźn­i­kiem pH. Jego barwa zależy od odczynu śro­do­wi­ska, w którym się znaj­duje.

Roz­twór użyty w doświad­cze­niu ma począt­kowo odczyn lekko zasa­dowy, co obja­wia się nie­bie­skim zabar­wie­niem.

Pod­czas sub­li­ma­cji CO2 jego część roz­pusz­cza się w wodzie. Pow­stają wtedy jony węgla­nowe CO32-, wodo­ro­węgla­nowe HCO3- i oczy­wi­ście wodo­rowe H+. Z tego powodu pH roz­tworu obniża się, dzięki czemu wskaźnik przy­biera naj­pierw barwę zie­loną w śro­do­wi­sku objęt­nym, a następ­nie żółtą w kwa­so­wym.

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

Lite­ra­tura dodat­kowa

Marek Ples

Aa