Weird Science

Wrażliwe ciecze - odwracalne reakcje redoks z udziałem barwników

Poniższy tekst sta­nowi frag­ment napi­sa­nego przeze mnie arty­kułu. Zachęcam Czy­tel­ni­ków do zapo­zna­nia się z pełnym tek­stem, który można prze­czy­tać w w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Che­mia w Szkole (1/2015):

Ilustracja

Ples M., Wrażl­iwe cie­cze - odw­ra­calne reak­cje redoks z udzia­łem barw­ni­ków, Che­mia w Szkole, 1 (2015), Agen­cja AS Józef Szew­czyk, str. 27-28

Wszel­kie che­miczne reak­cje barwne cie­szą się nie słab­nącym zain­te­re­so­wa­niem adep­tów wie­dzy che­micz­nej. Nie­wąt­pli­wie są one spek­ta­ku­larne, a ich efekt może zapew­nić pewne pozy­tywne dozna­nia natury este­tycz­nej. Nie można jed­nak zapo­mi­nać, że jeśli nie towa­rzy­szy im zasta­no­wie­nie, to efekty te nie mają zbyt wiel­kiej war­to­ści poznaw­czej. Funk­cjo­nują wtedy jedy­nie jako swo­i­sta reklama, która powinna zachęcać widza do zada­wa­nia pytań [1].

Pre­zen­to­wane doświad­cze­nie z pew­no­ścią spro­wo­kuje każd­ego widza do zasta­no­wie­nia się, czym są tytu­łowe wrażl­iwe cie­cze. Prze­ja­wiają one bar­dzo inte­re­su­jącą wła­ści­wość: pozo­sta­wione w spo­czynku stają się bez­barwne, by po każdym wstrząśnięciu uka­zać ulotne, ale jakże piękne barwy.

[…]

Przy­go­to­wa­nie

Do wyko­na­nia doświad­cze­nia są potrzebne następu­jące sub­stan­cje che­miczne:

Przy przy­go­to­wy­wa­niu doświad­cze­nia należy pamiętać, że wodo­ro­tle­nek sodu jest sil­nie żrący – w kon­tak­cie ze skórą lub oczami może spo­wo­do­wać trudno gojące się opa­rze­nia. Wyko­rzy­sty­wane w tym doświad­cze­niu barw­niki (wzory struk­tu­ralne: Rys.1) mogą być szko­dliwe, należy więc uni­kać ich kon­taktu ze skórą, ani nie wdy­chać pyłów. Uprze­dzam też, aby błęki­tem mety­le­no­wym i resa­zu­ryną posłu­gi­wać się ostrożnie, ponie­waż dosyć trudno usu­nąć plamy tych sub­stan­cji pow­stałe na wszel­kich mate­ria­łach, bla­tach, tka­ni­nie, itp.

Ilustracja
Rys.1 – wzory struk­tu­ralne barw­ni­ków wyko­rzy­sta­nych w doświad­cze­niu

[…]

Jako pierw­sze, dobrze jest przy­go­to­wać roz­twory barw­ni­ków:

Roz­twory są sto­sun­kowo trwałe i mogą być prze­cho­wy­wane przez dłuższy czas.

Kolej­nym eta­pem doświad­cze­nia jest spo­rządze­nie roz­tworu pod­sta­wo­wego. W 100cm3 trzeba roz­pu­ścić 2g wodo­ro­tlenku sodu i około 3g jed­nego ze wspom­nia­nych wcze­śniej cukrów, np. glu­kozy (Fot.1). Roz­twór jest nie­tr­wały, powi­nien zostać wyko­rzy­stany jak naj­szyb­ciej!

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – alka­liczny roz­twór glu­kozy

Roz­po­czy­na­jąc pokaz należy do dwóch osob­nych, nie­wiel­kich bute­le­czek wlać po około 10cm3 roz­tworu pod­sta­wo­wego, a następ­nie do każdej z nich dodać po kilka kro­pli roz­tworu jed­nego z barw­ni­ków. […]

Wystar­czy jed­nak pozo­sta­wić cie­cze w spo­koju, a po pew­nym cza­sie (od kilku sekund do kilku minut) ich barwa zacz­nie sta­wać się coraz mniej inten­sywna. Oba roz­twory stają się w końcu całk­o­wi­cie bez­barwne i kla­rowne (Fot.2).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – odbar­wione roz­twory

Kiedy jed­nak potrząsnąć bute­lecz­kami, roz­twory na pow­rót przyj­mują swoje inten­sywne, cha­rak­te­ry­styczne barwy (Fot.3)! Cie­cze pozo­sta­wione w bez­ru­chu ponow­nie odbar­wiają się, a czas potrzebny na to jest tym dłuższy, im bar­dziej inten­syw­nie były wytrząsane. […]

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3- barwne roz­twory po wstrząśnięciu, po lewej roz­twór zawie­ra­jący resa­zu­rynę, po pra­wej błękit mety­le­nowy

Wyja­śnie­nie

Zaob­ser­wo­wane w pre­zen­to­wa­nym doświad­cze­niu zmiany barw roz­two­rów są efek­tem prze­ciw­staw­nych reak­cji bie­gnących w roz­two­rze: reduk­cji i utle­nia­nia odpo­wied­nich barw­ni­ków, w tym przy­padku błękitu mety­le­no­wego i resa­zu­ryny [2].

[…]

Glu­koza lub inny cukier redu­ku­jący utle­nia się kosz­tem barw­nika (błękitu mety­le­no­wego lub resa­zu­ryny) do glu­ko­nianu. Same barw­niki ule­gają wtedy reduk­cji do bez­barw­nych leu­ko­związ­ków, co obser­wu­jemy jako odbar­wie­nie [3].

Potrząsa­nie wpro­wa­dza do cie­czy pewną ilość tlenu z powie­trza, co powo­duje szyb­kie utle­nie­nie leu­ko­związ­ków na pow­rót do postaci barw­nej, przy czym tlen ulega reduk­cji do nad­tlenku wodoru H2O2 lub wody H2O [4]. Stan ten nie jest jed­nak trwały, ponie­waż ponow­nie docho­dzi do ich reduk­cji za sprawą glu­kozy. W ten spo­sób cykl prze­mian barw­nych można kon­ty­nu­o­wać aż do wyczer­pa­nia rea­gen­tów.

Lite­ra­tura:

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa