사라지는 색 가정 실험

화학이 어디에나 있다는 말을 듣는 것은 매우 흔한 일이며 완전히 사실입니다. 그러나 때때로 우리 주변에서 일어나는 화학적 과정은 이해하고 설명하기 어렵습니다. 그렇기 때문에 우리가 동시에 하나의 화학 공정을 분리하고 볼 수 있는 통제된 조건에서 간단한 실험을 수행하는 것이 유용합니다.

위의 내용을 바탕으로 이 글에서는 누구나 집에서 할 수 있는 쉽고 빠르고 매우 재미있는 실험을 설명합니다. 이를 통해 색 이론, 화학적 환원 및 산화 반응, 용액의 농도 등 과학 및 화학과 관련된 다양한 개념을 설명할 수 있습니다.

필요한 재료

이 실험을 수행하려면 다음이 필요합니다.

• 식용 색소.
• 물.
• 표백제 또는 표백제.
• 점 적기.
• 여러 개의 투명한 병 또는 유리잔, 바람직하게는 유리, 가능하면 모두 같은 크기.
• 큰 숟가락 3개.
• 스톱워치(선택 사항).
• 액체 측정 컵(옵션).
• 보안경.
• 라텍스 또는 고무 장갑.
• 실험실 가운, 그렇지 않으면 앞치마.

보안 조치

이 실험에 사용될 재료와 시약이 특별히 위험하지는 않지만 완전히 무해한 것도 아니므로 통제된 환경에서 실험실에서 안전의 중요성을 어린 아이들에게 가르칠 수 있는 아주 좋은 기회입니다. 실험실은 실제로 집의 부엌입니다.

다음 안전 조치를 고려해야 합니다.

1. 실험 내내 보안경을 착용하십시오.

표백제가 있거나 없는 용액은 실험 중에 튀길 수 있으므로 항상 눈을 보호하는 것이 중요합니다. 눈에 표백제 한 방울이 들어가면 많은 자극을 유발할 수 있습니다.

2. 표백제 병을 다룰 때는 장갑을 착용하십시오.

가정용 표백제는 일반적으로 위험하지 않지만 장시간 피부에 닿으면 자극을 유발할 수 있습니다. 피부, 특히 손은 표백제에 가장 많이 노출되는 부위이기 때문에 되도록 피부를 보호하는 것이 바람직하다.

3. 깨끗하고 안정된 표면에서 작업하십시오.

집에서 실험을 할 때마다 우리는 실험을 할 테이블이나 표면이 튼튼하고 안정적인지 확인해야 합니다. 이것은 사고를 예방하는 데 도움이 될 것입니다.

나무 상판이 있는 테이블의 경우 얼룩과 변색을 방지하기 위해 플라스틱 식탁보로 표면을 보호하는 것이 좋습니다.

표백제를 쏟은 경우 어떻게 해야 합니까?

표백제를 엎지른 경우 대부분 천이나 흡수지로 닦아내고 표면을 충분한 물로 씻어야 합니다.

표백제를 흘리는 동안 옷에 튀면 변색을 방지하기 위해 영향을 받은 옷을 갈아입고 즉시 세탁하는 것이 좋습니다.

실험적 절차

이 실험은 수용액에서 화학 반응의 다양한 측면을 설명하기 위해 다양한 방식으로 수행될 수 있습니다. 다음으로 두 가지 기본 실험을 제안하고 나중에 흥미로운 몇 가지 변형을 제안합니다.

실험 A

1. 계량컵을 사용하여 병이나 유리잔에 깨끗한 물을 반 정도 채우고 각각에 같은 양의 물을 추가하십시오. 모든 병의 수위가 같지 않아도 상관없습니다. 모두 동일하지 않은 경우 예상할 수 있습니다.
2. 각 병에 다른 색상의 염료 4방울을 넣고 숟가락으로 흔든다. 일부 병에 색상을 혼합할 수도 있지만 항상 총 방울 수가 4개를 넘지 않도록 해야 합니다.
3. 첫 번째 병에 표백제를 한 방울씩 떨어뜨리고 숟가락으로 내용물을 저어줍니다. 화학 반응이 진행됨에 따라 색이 바래기 시작해야 합니다. 색상이 완전히 사라질 때까지 계속해서 방울을 추가합니다. 이렇게 하려면 몇 방울을 추가해야 했는지 확인하세요.
4. 각 용액을 탈색하는 데 필요한 방울 수를 기록하면서 다른 바이알에 대해 이 과정을 반복합니다.
5. 용액을 탈색한 후 그 중 하나를 선택하고 또 다른 4방울의 얼룩을 추가합니다. 이전과 같은 색상이거나 다른 색상일 수 있습니다. 염료 방울이 순수한 물에 첨가되었을 때 처음에 일어난 일의 차이점에 주목하십시오. 처음에 첨가한 잿물의 양이 너무 많으면 잿물을 더 추가하지 않아도 두 번째 염료의 색도 사라집니다.

실험 B

이 실험이 성공하려면 어린이가 될 수 있는 두세 사람의 참여가 필요합니다.

1. 4개의 깨끗한 플라스크에 이전 실험에서 각 플라스크에 추가한 동일한 양의 물을 추가합니다. 이 항아리에 1에서 4까지의 숫자를 붙입니다.
2. 각각에 동일한 식용 색소 4방울을 떨어뜨립니다. 가장 강렬한 초기 색상을 가진 것이 좋습니다.
3. 숟가락에 점적기를 사용하여 이전 실험에서 이 용액을 탈색하는 데 필요한 것과 동일한 양의 표백제를 떨어뜨립니다.
4. 두 번째 숟가락에는 3단계의 잿물 방울의 절반만 추가합니다.
5. 세 번째 스푼에는 3단계에서 나온 잿물 방울의 1/4만 추가합니다.
6. 한두 사람의 도움 을 받아 1번 병의 첫 번째 숟가락, 2번 병의 두 번째 숟가락, 3번 병의 세 번째 숟가락의 내용물을 동시에 비우고 흔들어야 합니다. 흔들기를 멈추고 무슨 일이 일어나는지 관찰하십시오.
7. 선택적으로 스톱워치를 사용하여 각 용액이 탈색되는 데 걸리는 시간을 기록하면서 3개의 플라스크 모두에 잿물을 첨가한 때부터 시간을 계산할 수 있습니다. 용액 1은 용액 2보다 빨리 변색되고 용액 3은 변색됩니다.

대체 실험

원하는 경우 다른 실험 조건을 변경하여 위의 실험을 반복할 수 있습니다. 예를 들어, 동일한 절차를 반복할 수 있지만 상온의 물 대신 뜨거운 물을 사용합니다. 반응이 훨씬 빨라야 합니다.

또 다른 대안은 여기에 포함된 것과 같은 많은 산화-환원 반응이 산이나 염기의 존재에 의해 촉매되기 때문에 색상과 반응 속도에 대한 pH의 영향을 관찰하는 것입니다. 이를 고려하여 이러한 실험을 반복할 수 있지만 일정량의 식초를 용기에 추가하고 다른 것에는 일정량의 탄산염 또는 중탄산염 소다 용액을 추가합니다.

결과 설명

식용 색소는 무엇으로 만들어지나요?

식용 색소는 다양한 유형의 유기 화합물이 고농축된 용액입니다. 이러한 화합물은 발색단이라고 하는 구조의 일부가 가시광선의 특정 색상을 흡수할 수 있고 다른 모든 색상을 허용하거나 반사할 수 있다는 특이성을 가지고 있습니다. 그렇게 함으로써 발색단은 화합물에, 따라서 그것을 포함하는 모든 용액에 그것이 흡수한 것과 보색을 부여합니다. 보색은 아래와 같이 색상환의 반대편에서 볼 수 있습니다.

위에 표시된 보색 휠은 실제로 관찰한 색상을 기준으로 어떤 색상이 흡수되었는지 보여줍니다. 따라서 파란색으로 보이는 염료에는 반대 색상인 노란색을 흡수하는 발색단이 있고, 녹색 염료는 자홍색을 흡수하는 식입니다.

표백제는 무엇으로 만들어지나요?

보다 현대적인 제형이 있지만 표백제는 대부분의 표백제와 마찬가지로 차아염소산나트륨이라는 염의 희석 용액으로 구성되며 그 공식은 NaClO입니다. 차아염소산염은 산화 물질로 다른 화학 물질에서 전자를 제거할 수 있음을 의미합니다.

차아염소산나트륨은 다양한 유기 화합물을 산화시킬 수 있으며, 그 중 다수는 미생물의 기능과 생존에 필수적입니다. 이러한 이유로 차아염소산염은 표백제로 사용되는 것 외에도 표면 소독제로도 사용됩니다.

표백제로 색이 사라지는 이유는 무엇입니까?

방금 본 것처럼 식용 색소는 항상 발색단을 포함하는 유기 화합물입니다. 이것은 거의 항상 차아염소산염에 의해 특히 산화되기 쉬운 많은 이중 또는 삼중 결합을 포함하는 분자의 일부로 구성됩니다. 후자를 용액에 추가하면 즉시 이러한 이중 결합이 산화되기 시작하여 발색단을 파괴하고 염료 분자가 빛을 흡수하고 용액에 색상을 부여하는 능력을 박탈합니다.

1차 탈색 후 첨가한 염료 방울도 탈색되는 이유는 무엇입니까?

이 관찰은 제한 반응물과 초과 반응물의 개념을 설명하는 데 매우 유용합니다. 용액이 완전히 변색될 때까지 계속해서 표백제를 첨가하면 차아염소산염이 과도하게 첨가되었을 가능성이 매우 높으며 원래 염료를 모두 사용한 후에도 차아염소산염이 남게 됩니다. 즉, 이 실험에서 염료는 완전히 소비되기 때문에 제한 시약을 나타내는 반면(전체 색상 손실로 시각적으로 확인됨) 표백제 또는 보다 정확하게는 차아염소산나트륨은 과잉 시약입니다. 후자는 표백된 용액이 여전히 더 많은 염료를 산화시킬 수 있는 능력을 가지고 있다는 사실에 의해 확인되며, 이는 여전히 차아염소산염을 포함하고 있음을 보여줍니다.

염료의 차이점

동일한 조건, 동일한 양의 물, 동일한 양의 표백제를 유지하면서 다른 염료로 실험하는 경우 다른 색상은 다른 속도로 사라질 가능성이 높습니다. 이는 다음과 같은 여러 요인 때문일 수 있습니다.

• 원래 염료의 농도 차이.
• 차아염소산염에 의해 산화되는 감수성의 차이.
• 무엇보다도 초기 색상의 강도 차이.

반면, 실험 B의 경우 처음 세 플라스크의 유일한 차이점은 표백제의 농도입니다. 첫 번째 용액이 두 번째 용액보다 더 빨리 탈색되고 이 용액이 세 번째 용액보다 더 빨리 탈색된다는 것이 명백해야 합니다. 이는 반응물의 농도에 대한 반응 속도의 의존성인 화학 동역학의 원리를 보여줍니다.

참조

Amoquímicos 콜롬비아 SAS(sf). 차아염소산나트륨: 용도, 특성 및 관리 권장 사항 . Amochemicals.com. https://www.amoquimicos.com/hipoclorito-de-sodio-para-prevenir-enfermedades

식용 색소: 그것이 무엇인지, 용도 및 유형 . (2019년 2월 10일). 소비자 도서관 https://www.consumoteca.com/alimentacion/colorante-alimentario/

발색단 . (일차). 화학입니다. https://www.quimica.es/enciclopedia/Crom%C3%B3foro.html

드 라 로사, G., & Figueroa-Gerstenmaier, S. (2019). 차아염소산염 및 염소: 두 가지 유형의 관리 . 유그레카. https://www.ugto.mx/eugreka/contribuciones/262-el-hipoclorito-y-el-cloro-dos-tipos-de-cuidado