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.

Eksperyment doskonale nadaje się na wszelkie pokazy naukowe!
Czego potrzebujemy?
Potrzebujemy dibromotymolosulfoftaleiny C27H28Br2O5S. Związek ten jest inaczej nazywany błękitem bromotymolowym.

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.
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.
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.
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
- Hassa R., Mrzigod J., Nowakowski J., Podręczny słownik chemiczny, Wyd. I, Videograf II, Katowice, 2004, str. 384
- De Meyer T., Substituent effects on absorption spectra of pH indicators: An experimental and computational study of sulfonphthaleine dyes, Dyes and Pigments, 2014, 102, str. 241–250
Marek Ples