Eltűnő színek otthoni kísérlet

Nagyon gyakran hallani, hogy a kémia mindenhol ott van, és ez teljesen igaz. A körülöttünk zajló kémiai folyamatokat azonban néha nehéz megérteni és megmagyarázni. Éppen ezért hasznos ellenőrzött körülmények között egyszerű kísérleteket végezni, amelyek lehetővé teszik, hogy egy kémiai folyamatot egyszerre izoláljunk és lássunk.

A fentiek alapján ez a cikk egy egyszerű, gyors és nagyon szórakoztató kísérletet ír le, amelyet bárki elvégezhet otthon. Rajta keresztül a tudományhoz és a kémiához kapcsolódó különböző fogalmak szemléltethetők, így a színelmélet, a kémiai redukciós és oxidációs reakciók és az oldatok koncentrációja.

Szükséges anyagok

A kísérlet végrehajtásához szüksége lesz:

• Élelmiszer-színezékek.
• Víz.
• Fehérítő vagy fehérítő.
• csöpögtető.
• Több átlátszó tégely vagy pohár, lehetőleg üveg és lehetőség szerint egyforma méretű.
• Három nagy kanál.
• Stopperóra (opcionális).
• Folyékony mérőpohár (opcionális).
• Biztonsági szemüveg.
• Latex vagy gumi kesztyű.
• Laborköpeny, vagy ennek hiányában kötény.

Biztonsági intézkedések

A kísérletben felhasznált anyagok és reagensek ugyan nem különösebben veszélyesek, de nem is teljesen ártalmatlanok, így ez egy nagyon jó alkalom arra, hogy a kicsiket megtanítsuk a biztonság fontosságára ellenőrzött környezetben, laboratóriumban, bár a laboratórium valójában az otthon konyhája.

A következő biztonsági intézkedéseket kell figyelembe venni:

1. Viseljen védőszemüveget a kísérlet során.

A fehérítőt tartalmazó vagy anélküli oldatok kifröccsenhetnek a kísérlet során, ezért fontos, hogy mindig védje szemét. Egy csepp fehérítő a szemben sok irritációt okozhat.

2. Viseljen kesztyűt a fehérítőpalack kezelésekor.

A háztartási fehérítő általában nem veszélyes, de ha hosszabb ideig érintkezik a bőrrel, irritációt okozhat. Célszerű minél jobban védeni a bőrt, különösen a kezet, mivel ez az, amelyik leginkább ki van téve a fehérítő hatásának.

3. Tiszta és stabil felületen dolgozzon.

Amikor otthoni kísérleteket végzünk, gondoskodnunk kell arról, hogy az asztal vagy felület, amelyen a kísérletet végezzük, erős és stabil legyen. Ez segít megelőzni a baleseteket.

Falapos asztal esetén a felületet műanyag terítővel célszerű védeni, hogy elkerüljük a foltokat és az elszíneződést.

Mi a teendő fehérítő kiömlése esetén?

Ha a fehérítő kiömlött, nagy részét ruhával vagy nedvszívó papírral fel lehet szedni, majd a felületet bő vízzel le kell mosni.

Ha a fehérítő kiömlése közben a ruhákra fröccsen, ajánlatos az érintett ruhadarabot lecserélni és azonnal kimosni, hogy elkerülje az elszíneződést.

kísérleti eljárás

Ez a kísérlet sokféleképpen elvégezhető a vizes oldatban zajló kémiai reakciók különböző aspektusainak magyarázatára. Ezután két alapvető kísérletet javasolunk, majd néhány érdekes változatot.

kísérlet A

1. A mérőpohár segítségével félig töltse meg tiszta vízzel az üvegeket vagy poharakat, ügyelve arra, hogy mindegyikbe ugyanannyi vizet öntsön. Nem baj, ha a víz szintje nem azonos minden üvegben. Ez várható is, ha nem egyformák.
2. Minden üvegbe 4 csepp különböző színű festéket adunk, és egy kanál segítségével rázzuk össze. Egyes palackokban akár színeket is keverhetünk, de mindig ügyeljünk arra, hogy a cseppek száma ne haladja meg a négyet.
3. Vegyük az első üveget, és a csepegtető segítségével cseppenként adagoljuk hozzá a fehérítőt, miközben a tartalmát kanál segítségével keverjük. A kémiai reakció előrehaladtával a színnek halványulnia kell. Addig folytassa a cseppek hozzáadását, amíg a szín teljesen el nem tűnik, ügyelve arra, hogy számolja meg, hány cseppet kellett hozzáadnia ahhoz, hogy ez megtörténjen.
4. Ismételje meg a folyamatot a többi injekciós üveggel, és vegye figyelembe az egyes oldatok színtelenítéséhez szükséges cseppek számát.
5. Az oldatok színtelenítése után válasszon ki közülük egyet, és adjon hozzá további négy csepp foltot. Lehet ugyanolyan színű, mint korábban, vagy más színű. Figyelje meg a különbséget aközött, ami az elején történt, amikor a festékcseppeket a tiszta vízhez adták. Ha az elején hozzáadott lúg mennyisége túl nagy volt, akkor a második festék színe is eltűnik anélkül, hogy további lúgot kellene hozzáadni.

B kísérlet

Ahhoz, hogy ez a kísérlet sikeres legyen, két vagy három ember részvétele szükséges, akik lehetnek gyerekek:

1. Négy tiszta lombikba öntsön ugyanannyi vizet, mint amennyit az előző kísérletben minden lombikba adtunk. Ezeket az üvegeket 1-től 4-ig jelölje meg.
2. Mindegyikhez adjunk 4 csepp azonos ételfestéket, lehetőleg a legintenzívebb kiindulási színnel rendelkezőt.
3. Egy kanálban és a csepegtető segítségével adjunk hozzá annyi fehérítőcseppet, amennyi az előző kísérletben az oldat színtelenítéséhez kellett.
4. Egy második kanálban csak a 3. lépésből származó lúgcsepp felét adja hozzá.
5. A harmadik kanálba csak a 3. lépésből származó lúgcsepp negyedét adjuk hozzá.
6. Egy-két ember segítségével egyszerre kell kiüríteni és felrázni az első kanál tartalmát az 1-es üvegben, a másodikat a 2-es, a harmadikat a 3-as üvegben. Hagyja abba a rázást, és figyelje meg, mi történik.
7. Opcionálisan elkezdheti számolni az időt attól az időponttól kezdve, amikor a lúgot mindhárom lombikba adagolták egy stopperóra segítségével, és feljegyezheti az egyes oldatok elszíneződéséhez szükséges időt. Az 1. oldatnak gyorsabban kell elszíneződnie, mint a 2, a 3. oldaté.

alternatív kísérletek

Ha kívánja, megismételheti a fenti kísérletet különböző kísérleti körülmények megváltoztatásával. Például megismételheti ugyanazt az eljárást, de szobahőmérsékletű víz helyett meleg vizet használjon. A reakciónak sokkal gyorsabbnak kell lennie.

Egy másik alternatíva, hogy megfigyeljük a pH hatását a színre és a reakció sebességére, mivel sok oxidációs-redukciós reakciót, mint amilyen az itt is előfordul, savak vagy bázisok katalizálják. Ennek fényében megismételheti ezeket a kísérleteket, de a tartályokba meghatározott mennyiségű ecetet, a többihez pedig meghatározott mennyiségű karbonát- vagy szódabikarbóna-oldatot kell hozzáadni.

Az eredmények magyarázata

Miből készülnek az ételfestékek?

Az élelmiszer-színezékek különböző típusú szerves vegyületek erősen koncentrált oldatai. Ezeknek a vegyületeknek az a sajátossága, hogy szerkezetük egy része, az úgynevezett kromofor, képes elnyelni a látható fény egy meghatározott színét, lehetővé téve vagy visszaverni az összes többit. Ennek során a kromofor megadja a vegyületnek, és így minden oldatnak, amely azt tartalmazza, az általa felvett színt. Kiegészítő színek láthatók a színkör ellentétes oldalán, mint például az alábbiakban:

A fent látható kiegészítő színkör azt mutatja, hogy melyik színt szívtuk fel a ténylegesen megfigyelt szín alapján. Így a kéknek tűnő festékeknek van egy kromoforja, amely az ellenkező színt, azaz a sárgát nyeli el, míg a zöld festékek a bíbort stb.

Miből készül a fehérítő?

Bár léteznek modernebb készítmények is, a fehérítő, mint a legtöbb fehérítő, egy nátrium-hipoklorit nevű só híg oldatából áll, amelynek képlete NaClO. A hipoklorit oxidáló anyag, ami azt jelenti, hogy képes eltávolítani az elektronokat más vegyi anyagokból.

A nátrium-hipoklorit sokféle szerves vegyület oxidálására képes, amelyek közül sok nélkülözhetetlen a mikroorganizmusok működéséhez és túléléséhez. Emiatt a hipokloritot fehérítőként való felhasználása mellett felületfertőtlenítőként is használják.

Miért tűnik el a szín a fehérítő hatására?

Ahogy az imént láttuk, az élelmiszer-színezékek mindig szerves vegyületek, amelyek kromofort tartalmaznak. Ez szinte mindig a molekula egy olyan részéből áll, amely sok kettős vagy hármas kötést tartalmaz, amelyek különösen érzékenyek a hipoklorit általi oxidációra. Ha az utóbbit az oldathoz adjuk, az azonnal elkezdi oxidálni ezeket a kettős kötéseket, így tönkreteszi a kromofort, és megfosztja a festékmolekulákat attól, hogy elnyeljék a fényt és színt kölcsönözzenek az oldatnak.

Miért fehérítenek az első fehérítés után hozzáadott festékcseppek is?

Ez a megfigyelés nagyon hasznos a korlátozó reagens és a reagensfelesleg fogalmának illusztrálásában. Folyamatos fehérítő hozzáadásával, amíg az oldat teljesen el nem színeződik, nagyon valószínű, hogy felesleges hipokloritot adtunk hozzá, és a hipoklorit még az eredeti festék elfogyasztása után is megmarad. Vagyis ezekben a kísérletekben a festék a limitáló reagens, mivel teljesen elfogy (amit vizuálisan a teljes színvesztéssel igazolunk), míg a fehérítő, pontosabban a nátrium-hipoklorit a felesleges reagens. Ez utóbbit megerősíti az a tény, hogy a fehérített oldat még mindig képes több festéket oxidálni, ami azt mutatja, hogy még mindig tartalmaz hipokloritot.

A színezékek közötti különbségek

Ha különböző színezékekkel kísérletezik, ügyelve arra, hogy ugyanazokat a feltételeket, azonos mennyiségű vizet és ugyanannyi fehérítőt tartsa fenn, a különböző színek valószínűleg eltérő sebességgel tűnnek el. Ennek több tényezője lehet, többek között:

• Koncentráció különbségek az eredeti festékekben.
• Különbségek a hipoklorit általi oxidációra való hajlamban.
• Többek között a kezdeti szín intenzitásának különbségei.

Másrészt a B kísérlet esetében az egyetlen különbség az első három lombik között a fehérítő koncentrációja. Nyilvánvaló, hogy az első oldat gyorsabban színtelenedett, mint a második, ez pedig a harmadiknál, ami azt a kémiai kinetikai elvet mutatja, hogy a reakciósebesség a reaktánsok koncentrációjától függ.

Hivatkozások

Amoquímicos Colombia SAS (sf). Nátrium-hipoklorit: felhasználások, jellemzők és kezelési javaslatok . Amochemicals.com. https://www.amoquimicos.com/hipoclorito-de-sodio-para-prevenir-enfermedades

Élelmiszerfesték: mi ez, mire való és típusai . (2019. február 10.). fogyasztói könyvtár https://www.consumoteca.com/alimentacion/colorante-alimentario/

Kromofor . (nd). Kémia.is. https://www.quimica.es/enciclopedia/Crom%C3%B3foro.html

de La Rosa, G. és Figueroa-Gerstenmaier, S. (2019). Hipoklorit és klór: kétféle gondozás . Eugreka. https://www.ugto.mx/eugreka/contribuciones/262-el-hipoclorito-y-el-cloro-dos-tipos-de-cuidado