Światła drogowe
W tym artykule chcę przedstawić kolejne stosunkowo proste, ale zapewniające niesamowity efekt wizualny doświadczenie. Będą to chemiczne światła drogowe!
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:
- indygokarmin C16H8N2Na2O8S2,
- wodorotlenek sodu NaOH,
- glukoza C6H12O6.
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.
W celu wykonania doświadczenia musimy przygotować dwa roztwory:
- A - 1,5g glukozy C6H12O6 w 70cm3 wody,
- B - 0,67g wodorotlenku sodu NaOH w 30cm3 wody.
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.
Potem dodajemy roztwór B; ciecz zmienia barwę na zieloną.
Wystarczy jednak poczekać chwilę, by roztwór samoczynnie nagle stał się czerwony.
Czerwona barwa nie utrzymuje się jednak długo - po parunastu sekundach zostaje zastąpiona przez żółtą.
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:
- Pluciński T., Doświadczenia chemiczne, Wydawnictwo Adamantan, Warszawa, 1997, str. 67-68,
- Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Farmakopea Polska X, Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, Warszawa, 2014, str. 4276,
- Ross E., Indicator Reagents, w: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002.
Marek Ples