Tabla de Contenidos
Det er veldig vanlig å høre at kjemi er overalt, og det er helt sant. Noen ganger er imidlertid de kjemiske prosessene som skjer rundt oss vanskelige å forstå og forklare. Derfor er det nyttig å utføre enkle eksperimenter under kontrollerte forhold som lar oss isolere og se én kjemisk prosess samtidig.
Basert på ovenstående beskriver denne artikkelen et enkelt, raskt og veldig morsomt eksperiment som alle kan gjennomføre hjemme. Gjennom den kan ulike begreper knyttet til vitenskap og kjemi illustreres, inkludert fargeteori, kjemisk reduksjon og oksidasjonsreaksjoner og konsentrasjon av løsninger.
Nødvendige materialer
For å utføre dette eksperimentet trenger du:
- Matfarger.
- Vann.
- Blekemiddel eller blekemiddel.
- dråpeteller.
- Flere klare krukker eller glass, gjerne glass og om mulig alle i samme størrelse.
- Tre store skjeer.
- Stoppeklokke (valgfritt).
- Væskemålekopp (valgfritt).
- Sikkerhetsbriller.
- Lateks eller gummihansker.
- En laboratoriefrakk eller, hvis det ikke, et forkle.
Sikkerhetstiltak
Selv om materialene og reagensene som skal brukes i dette forsøket ikke er spesielt farlige, er de heller ikke helt ufarlige, så dette er en veldig god anledning til å lære de minste viktigheten av sikkerhet i et laboratorium i et kontrollert miljø, selv om at laboratoriet er faktisk hjemmets kjøkken.
Følgende sikkerhetstiltak må tas i betraktning:
1. Bruk vernebriller under hele forsøket.
Løsninger med eller uten blekemiddel kan sprutes under forsøket, så det er viktig å beskytte øynene til enhver tid. En dråpe blekemiddel i øyet kan forårsake mye irritasjon.
2. Bruk hansker når du håndterer blekemiddelflasken.
Husholdningsblekemiddel er generelt ikke farlig, men hvis det er i kontakt med huden over lengre tid, kan det forårsake irritasjon. Det er å foretrekke å beskytte huden så mye som mulig, spesielt på hendene, siden det er den som er mest utsatt for å komme i kontakt med blekemiddel.
3. Arbeid på en ren og stabil overflate.
Hver gang hjemmeeksperimenter utføres, må vi sørge for at bordet eller overflaten som det skal utføres på er sterk og stabil. Dette vil bidra til å forhindre eventuelle ulykker.
Ved bord med treplate er det lurt å beskytte overflaten med en plastduk for å unngå flekker og misfarging.
Hva skal jeg gjøre i tilfelle blekesøl?
Hvis blekemiddelet søles, kan det meste plukkes opp med en klut eller absorberende papir, og overflaten bør deretter vaskes med mye vann.
Hvis det under blekesølet spruter på klærne, er det lurt å skifte det berørte plagget og vaske det umiddelbart for å unngå misfarging.
Eksperimentell prosedyre
Dette eksperimentet kan utføres på mange forskjellige måter for å forklare ulike aspekter ved kjemiske reaksjoner i vandig løsning. Deretter foreslås to grunnleggende eksperimenter, og senere foreslås noen varianter som kan være interessante.
eksperiment A
- Bruk målebegeret til å fylle glassene eller glassene halvveis med rent vann, og pass på å tilsette samme mengde vann til hver. Det spiller ingen rolle om vannstanden ikke er lik i alle glassene. Dette er å forvente hvis de ikke alle er like.
- Tilsett 4 dråper fargestoff av en annen farge til hver flaske og rist med hjelp av en skje. Du kan til og med blande farger i noen av flaskene, men pass alltid på at det totale antallet dråper ikke er mer enn fire.
- Ta den første flasken og tilsett blekemiddelet dråpe for dråpe ved hjelp av dråpeflasken, mens du rører i innholdet ved hjelp av skjeen. Fargen skal begynne å falme ettersom den kjemiske reaksjonen skrider frem. Fortsett å tilsette dråper til fargen er helt borte, og pass på å telle hvor mange dråper du måtte tilsette for at dette skulle skje.
- Gjenta prosessen med de andre hetteglassene, og legg merke til antall dråper som kreves for å avfarge hver løsning.
- Etter å ha avfarget løsningene, velg en av dem og tilsett ytterligere fire dråper beis til den. Det kan være samme farge som før eller en annen farge. Legg merke til forskjellen mellom det som skjedde i begynnelsen da fargedråpene ble tilsatt det rene vannet. Hvis mengden lut du tilsatte i begynnelsen var for stor, vil også fargen på det andre fargestoffet forsvinne, uten at du trenger å tilsette mer lut.
eksperiment B
For å lykkes krever dette eksperimentet deltakelse av to eller tre personer, som kan være barn:
- I fire rene kolber, tilsett samme mengde vann som ble tilsatt til hver kolbe i forrige forsøk. Merk disse glassene med tallene 1 til 4.
- Tilsett 4 dråper av samme konditorfarge til hver av dem, helst den med den mest intense startfargen.
- I en skje, og ved hjelp av dråpetelleren, tilsett samme antall dråper blekemiddel som var nødvendig for å avfarge denne løsningen i forrige forsøk.
- I en andre skje, tilsett bare halvparten av lutdråpene fra trinn 3.
- I den tredje skjeen tilsett bare en fjerdedel av lutdråpene fra trinn 3.
- Ved hjelp av en eller to personer bør de samtidig tømme og riste innholdet i den første skjeen i krukke 1, den andre i krukke 2 og den tredje i krukke 3. Slutt å riste og observer hva som skjer.
- Eventuelt kan du begynne å telle tiden fra luten ble tilsatt i alle tre kolbene ved å bruke en stoppeklokke, og notere tiden det tar før hver løsning avfarges. Løsning 1 skal misfarges raskere enn 2, og løsning 3.
alternative eksperimenter
Hvis du ønsker det, kan du gjenta eksperimentet ovenfor ved å endre forskjellige eksperimentelle forhold. For eksempel kan du gjenta samme prosedyre, men bruke varmt vann i stedet for romtemperaturvann. Reaksjonen skal være mye raskere.
Et annet alternativ er å observere effekten av pH på fargen og på reaksjonshastigheten, siden mange oksidasjons-reduksjonsreaksjoner som den som er involvert her, katalyseres av tilstedeværelsen av syrer eller baser. I lys av dette kan du gjenta disse forsøkene, men å legge til beholderne en fast mengde eddik, og til andre en fast mengde av en løsning av karbonat eller bikarbonat av brus.
Forklaring av resultatene
Hva er matfarger laget av?
Matfargestoffer er høykonsentrerte løsninger av forskjellige typer organiske forbindelser. Disse forbindelsene har den spesielle egenskapen at en del av deres struktur, kalt en kromofor, er i stand til å absorbere en bestemt farge av synlig lys, tillate eller reflektere alle de andre. Ved å gjøre dette gir kromoforen forbindelsen, og derfor enhver løsning som inneholder den, komplementærfargen til den den absorberte. Komplementærfarger kan sees på motsatte sider av et fargehjul som det vist nedenfor:
Det komplementære fargehjulet vist ovenfor viser hvilken farge som ble absorbert basert på fargen vi faktisk observerte. Således har fargestoffer som virker blå en kromofor som absorberer den motsatte fargen, som er gul, mens grønne fargestoffer absorberer magenta, og så videre.
Hva er blekemiddel laget av?
Selv om det er mer moderne formuleringer, består blekemiddel, som de fleste blekemidler, av en fortynnet løsning av et salt kalt natriumhypokloritt, hvis formel er NaClO. Hypokloritt er et oksiderende stoff, som betyr at det er i stand til å fjerne elektroner fra andre kjemikalier.
Natriumhypokloritt er i stand til å oksidere en lang rekke organiske forbindelser, mange av dem essensielle for funksjon og overlevelse av mikroorganismer. Av denne grunn, i tillegg til bruken som blekemiddel, brukes hypokloritt også som overflatedesinfeksjonsmiddel.
Hvorfor forsvinner fargen med blekemiddel?
Som vi nettopp har sett, er matfarger alltid organiske forbindelser som inneholder en kromofor. Denne består nesten alltid av en del av molekylet som inneholder mange dobbelt- eller trippelbindinger, som er spesielt utsatt for å bli oksidert av hypokloritt. Når vi legger sistnevnte til løsningen, begynner den umiddelbart å oksidere disse dobbeltbindingene, og dermed ødelegge kromoforen og frata fargestoffmolekylene deres evne til å absorbere lys og gi farge til løsningen.
Hvorfor bleker fargedråpene tilsatt etter den første blekingen også?
Denne observasjonen er veldig nyttig for å illustrere konseptet med den begrensende reaktanten og overskuddsreaktanten. Ved å tilsette blekemiddel kontinuerlig til løsningen er fullstendig misfarget, er det svært sannsynlig at vi har tilsatt overflødig hypokloritt, og at hypokloritt er til overs selv etter at alt det opprinnelige fargestoffet er konsumert. Med andre ord, i disse eksperimentene representerer fargestoffet det begrensende reagenset, siden det er fullstendig oppbrukt (som vi bekrefter visuelt med totalt tap av farge), mens blekemiddelet, eller mer presist natriumhypokloritt, er overskuddsreagenset. . Det siste bekreftes av det faktum at den blekede løsningen fortsatt har kapasitet til å oksidere mer fargestoff, noe som viser at den fortsatt inneholder hypokloritt.
Forskjeller mellom fargestoffer
Hvis du eksperimenterer med forskjellige fargestoffer, og sørger for å opprettholde de samme forholdene, samme mengde vann og samme mengde blekemiddel, vil de forskjellige fargene mest sannsynlig forsvinne med ulik hastighet. Dette kan skyldes flere faktorer, inkludert:
- Konsentrasjonsforskjeller i de originale fargestoffene.
- Forskjeller i mottakelighet for å bli oksidert av hypokloritt.
- Forskjeller i intensiteten til den opprinnelige fargen, blant annet.
På den annen side, i tilfellet med forsøk B, er den eneste forskjellen mellom de tre første kolbene konsentrasjonen av blekemiddelet. Det bør være tydelig at den første løsningen ble avfarget raskere enn den andre, og denne enn den tredje, som demonstrerer et prinsipp for kjemisk kinetikk som er avhengigheten av reaksjonshastigheten på konsentrasjonen av reaktantene.
Referanser
Amoquímicos Colombia SAS (sf). Natriumhypokloritt: bruksområder, egenskaper og administrasjonsanbefalinger . Amochemicals.com. https://www.amoquimicos.com/hipoclorito-de-sodio-para-prevenir-enfermedades
Matfarge: hva det er, hva det er til og typer . (2019, 10. februar). forbrukerbibliotek https://www.consumoteca.com/alimentacion/colorante-alimentario/
Kromofor . (nd). Chemistry.is. https://www.quimica.es/enciclopedia/Crom%C3%B3foro.html
de La Rosa, G., & Figueroa-Gerstenmaier, S. (2019). Hypokloritt og klor: to typer pleie . Eugreka. https://www.ugto.mx/eugreka/contribuciones/262-el-hipoclorito-y-el-cloro-dos-tipos-de-cuidado
