Tabla de Contenidos
Người ta thường nghe nói rằng hóa học ở khắp mọi nơi và điều đó hoàn toàn đúng. Tuy nhiên, đôi khi các quá trình hóa học xảy ra xung quanh chúng ta rất khó hiểu và giải thích. Đó là lý do tại sao việc thực hiện các thí nghiệm đơn giản trong các điều kiện được kiểm soát cho phép chúng ta cô lập và quan sát một quá trình hóa học cùng một lúc là rất hữu ích.
Dựa trên những điều trên, bài viết này mô tả một thí nghiệm dễ dàng, nhanh chóng và rất thú vị mà bất kỳ ai cũng có thể thực hiện tại nhà. Thông qua đó, các khái niệm khác nhau liên quan đến khoa học và hóa học có thể được minh họa, bao gồm lý thuyết màu, phản ứng khử và oxy hóa hóa học và nồng độ của dung dịch.
vật liệu cần thiết
Để thực hiện thí nghiệm này, bạn sẽ cần:
- chất tạo màu thực phẩm.
- Nước.
- Thuốc tẩy hoặc thuốc tẩy.
- ống nhỏ giọt.
- Một số lọ hoặc ly trong suốt, tốt nhất là thủy tinh và nếu có thể, tất cả đều có cùng kích thước.
- Ba thìa lớn.
- Đồng hồ bấm giờ (tùy chọn).
- Cốc đo chất lỏng (tùy chọn).
- Kính bảo vệ.
- Găng tay cao su hoặc cao su.
- Một chiếc áo khoác phòng thí nghiệm hoặc tạp dề.
biện pháp an ninh
Mặc dù các vật liệu và thuốc thử sẽ được sử dụng trong thí nghiệm này không đặc biệt nguy hiểm, nhưng chúng cũng không hoàn toàn vô hại, vì vậy đây là cơ hội rất tốt để dạy cho các em nhỏ về tầm quan trọng của sự an toàn trong phòng thí nghiệm trong môi trường được kiểm soát, mặc dù điều đó phòng thí nghiệm thực sự là nhà bếp của ngôi nhà.
Các biện pháp an toàn sau đây phải được tính đến:
1. Đeo kính an toàn trong suốt quá trình thí nghiệm.
Các dung dịch có hoặc không có chất tẩy trắng có thể bị bắn tung tóe trong quá trình thí nghiệm, vì vậy điều quan trọng là phải luôn bảo vệ mắt của bạn. Một giọt thuốc tẩy rơi vào mắt có thể gây ra rất nhiều kích ứng.
2. Đeo găng tay khi xử lý chai thuốc tẩy.
Thuốc tẩy gia dụng nhìn chung không nguy hiểm nhưng nếu tiếp xúc lâu với da có thể gây kích ứng. Tốt nhất là bảo vệ da càng nhiều càng tốt, đặc biệt là da tay, vì đây là nơi tiếp xúc nhiều nhất với thuốc tẩy.
3. Làm việc trên bề mặt sạch sẽ và ổn định.
Bất cứ khi nào tiến hành thí nghiệm tại nhà, chúng ta phải đảm bảo rằng bàn hoặc bề mặt tiến hành thí nghiệm phải chắc chắn và ổn định. Điều này sẽ giúp ngăn ngừa bất kỳ tai nạn.
Trong trường hợp bàn có mặt gỗ, nên bảo vệ bề mặt bằng khăn trải bàn bằng nhựa để tránh vết bẩn và đổi màu.
Phải làm gì trong trường hợp tràn chất tẩy trắng?
Nếu chất tẩy bị đổ ra ngoài, bạn có thể dùng vải hoặc giấy thấm hút phần lớn chất tẩy, sau đó rửa sạch bề mặt bằng nhiều nước.
Nếu trong quá trình làm đổ chất tẩy, nó bắn vào quần áo, nên thay quần áo bị dính và giặt ngay để tránh bị phai màu.
quy trình thí nghiệm
Thí nghiệm này có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau để giải thích các khía cạnh khác nhau của phản ứng hóa học trong dung dịch nước. Tiếp theo, hai thí nghiệm cơ bản được đề xuất và sau đó, một số biến thể có thể thú vị được đề xuất.
thí nghiệm A
- Sử dụng cốc đo lường, đổ nước tinh khiết vào nửa lọ hoặc cốc, đảm bảo thêm cùng một lượng nước vào mỗi lọ. Không có vấn đề gì nếu mực nước không giống nhau trong tất cả các lọ. Điều này được mong đợi nếu chúng không giống nhau.
- Thêm 4 giọt thuốc nhuộm có màu khác nhau vào mỗi chai và lắc bằng thìa. Bạn thậm chí có thể trộn màu trong một số chai, nhưng luôn đảm bảo rằng tổng số giọt không quá bốn.
- Lấy lọ đầu tiên và thêm từng giọt thuốc tẩy bằng ống nhỏ giọt, đồng thời khuấy các chất bên trong bằng thìa. Màu sẽ bắt đầu nhạt dần khi phản ứng hóa học diễn ra. Tiếp tục thêm các giọt cho đến khi hết màu, đảm bảo đếm xem bạn phải thêm bao nhiêu giọt để điều này xảy ra.
- Lặp lại quy trình với các lọ khác, lưu ý số lượng giọt cần thiết để khử màu từng dung dịch.
- Sau khi khử màu các dung dịch, chọn một trong số chúng và thêm bốn giọt vết bẩn khác vào dung dịch đó. Nó có thể có cùng màu như trước hoặc một màu khác. Lưu ý sự khác biệt giữa những gì đã xảy ra lúc đầu khi các giọt thuốc nhuộm được thêm vào nước tinh khiết. Nếu lượng dung dịch kiềm bạn thêm lúc đầu quá lớn, màu của thuốc nhuộm thứ hai cũng sẽ biến mất mà không cần thêm dung dịch kiềm.
thí nghiệm B
Để thành công, thí nghiệm này cần có sự tham gia của hai hoặc ba người, có thể là trẻ em:
- Trong bốn bình sạch, thêm cùng một lượng nước đã được thêm vào mỗi bình trong thí nghiệm trước. Dán nhãn các lọ này bằng các số từ 1 đến 4.
- Thêm 4 giọt màu thực phẩm giống nhau vào mỗi cái, tốt nhất là giọt có màu ban đầu đậm nhất.
- Trong một chiếc thìa và với sự trợ giúp của ống nhỏ giọt, hãy thêm cùng một số giọt thuốc tẩy cần thiết để khử màu dung dịch này trong thí nghiệm trước.
- Trong thìa thứ hai, chỉ thêm một nửa số dung dịch kiềm từ bước 3.
- Trong muỗng thứ ba, chỉ thêm một phần tư số dung dịch kiềm từ bước 3.
- Với sự giúp đỡ của một hoặc hai người, họ phải đồng thời đổ và lắc lượng chứa trong thìa thứ nhất trong bình 1, thìa thứ hai trong bình 2 và thìa thứ ba trong bình 3. Ngừng lắc và quan sát điều gì xảy ra.
- Theo tùy chọn, bạn có thể bắt đầu đếm thời gian kể từ khi dung dịch kiềm được thêm vào cả ba bình, sử dụng đồng hồ bấm giờ, lưu ý thời gian cần thiết để mỗi dung dịch khử màu. Dung dịch 1 sẽ đổi màu nhanh hơn dung dịch 2 và dung dịch 3.
thí nghiệm thay thế
Nếu muốn, bạn có thể lặp lại thí nghiệm trên bằng cách thay đổi các điều kiện thí nghiệm khác. Ví dụ: bạn có thể lặp lại quy trình tương tự nhưng sử dụng nước nóng thay vì nước ở nhiệt độ phòng. Phản ứng nên nhanh hơn nhiều.
Một cách khác là quan sát ảnh hưởng của pH đến màu sắc và tốc độ của phản ứng, vì nhiều phản ứng oxi hóa-khử giống như phản ứng liên quan ở đây được xúc tác bởi sự có mặt của axit hoặc bazơ. Theo quan điểm này, bạn có thể lặp lại các thí nghiệm này, nhưng thêm vào các thùng chứa một lượng giấm cố định và vào các thùng chứa khác một lượng cố định dung dịch cacbonat hoặc bicacbonat soda.
Giải thích kết quả
Màu thực phẩm được làm bằng gì?
Màu thực phẩm là dung dịch đậm đặc của các loại hợp chất hữu cơ khác nhau. Các hợp chất này có điểm đặc biệt là một phần trong cấu trúc của chúng, được gọi là nhóm mang màu, có khả năng hấp thụ một màu cụ thể của ánh sáng khả kiến, cho phép hoặc phản xạ tất cả các màu khác. Khi làm như vậy, nhóm mang màu tạo ra hợp chất, và do đó, bất kỳ dung dịch nào chứa nó, màu bổ sung cho màu mà nó hấp thụ. Các màu bổ sung có thể được nhìn thấy ở các phía đối diện của bánh xe màu như hình dưới đây:
Bánh xe màu bổ sung hiển thị ở trên cho biết màu nào được hấp thụ dựa trên màu mà chúng ta thực sự quan sát được. Do đó, thuốc nhuộm xuất hiện màu xanh lam có một nhóm mang màu hấp thụ màu đối lập, màu vàng, trong khi thuốc nhuộm màu lục hấp thụ màu đỏ tươi, v.v.
Thuốc tẩy được làm bằng gì?
Mặc dù có nhiều công thức hiện đại hơn, nhưng thuốc tẩy, giống như hầu hết các loại thuốc tẩy, bao gồm một dung dịch muối loãng gọi là natri hypoclorit, có công thức là NaClO. Hypochlorite là một chất oxy hóa, có nghĩa là nó có khả năng loại bỏ các electron khỏi các hóa chất khác.
Natri hypochlorite có khả năng oxy hóa nhiều loại hợp chất hữu cơ, nhiều hợp chất cần thiết cho hoạt động và sự sống của vi sinh vật. Vì lý do này, ngoài việc sử dụng làm chất tẩy trắng, hypochlorite còn được sử dụng làm chất khử trùng bề mặt.
Tại sao màu biến mất với thuốc tẩy?
Như chúng ta vừa thấy, chất tạo màu thực phẩm luôn là các hợp chất hữu cơ có chứa một nhóm mang màu. Điều này hầu như luôn bao gồm một phần của phân tử có chứa nhiều liên kết đôi hoặc ba, đặc biệt dễ bị oxy hóa bởi hypochlorite. Khi chúng ta thêm chất thứ hai vào dung dịch, nó ngay lập tức bắt đầu oxy hóa các liên kết đôi này, do đó phá hủy nhóm mang màu và tước đi khả năng hấp thụ ánh sáng và tạo màu của các phân tử thuốc nhuộm cho dung dịch.
Tại sao giọt thuốc nhuộm được thêm vào sau lần tẩy đầu tiên cũng tẩy trắng?
Quan sát này rất hữu ích trong việc minh họa khái niệm về chất phản ứng giới hạn và chất phản ứng dư thừa. Bằng cách liên tục thêm thuốc tẩy cho đến khi dung dịch mất màu hoàn toàn, rất có thể chúng ta đã thêm quá nhiều hypochlorite và lượng hypochlorite đó vẫn còn sót lại ngay cả sau khi đã sử dụng hết thuốc nhuộm ban đầu. Nói cách khác, trong các thí nghiệm này, thuốc nhuộm đại diện cho thuốc thử hạn chế, vì nó được tiêu thụ hoàn toàn (mà chúng tôi xác nhận bằng mắt thường là mất hoàn toàn màu), trong khi thuốc tẩy, hay chính xác hơn là natri hypochlorite, là thuốc thử dư thừa. . Điều thứ hai được xác nhận bởi thực tế là dung dịch tẩy vẫn có khả năng oxy hóa nhiều thuốc nhuộm hơn, chứng tỏ rằng nó vẫn chứa hypochlorite.
Sự khác biệt giữa thuốc nhuộm
Nếu bạn thử nghiệm với các loại thuốc nhuộm khác nhau, đảm bảo duy trì cùng điều kiện, cùng lượng nước và cùng lượng thuốc tẩy, thì các màu khác nhau rất có thể sẽ biến mất với tốc độ khác nhau. Điều này có thể là do một số yếu tố bao gồm:
- Sự khác biệt về nồng độ trong thuốc nhuộm ban đầu.
- Sự khác biệt về tính dễ bị oxy hóa bởi hypochlorite.
- Sự khác biệt về cường độ của màu ban đầu, trong số những màu khác.
Mặt khác, trong trường hợp của Thí nghiệm B, sự khác biệt duy nhất giữa ba bình đầu tiên là nồng độ của chất tẩy trắng. Rõ ràng là dung dịch thứ nhất mất màu nhanh hơn dung dịch thứ hai và dung dịch này nhanh hơn dung dịch thứ ba, điều này chứng tỏ một nguyên lý động học hóa học là sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất phản ứng.
Người giới thiệu
Amoquímicos Colombia SAS (sf). Natri hypochlorite: sử dụng, đặc điểm và khuyến nghị quản lý . Amochemicals.com. https://www.amoquimicos.com/hipoclorito-de-sodio-para-prevenir-enfermedades
Màu thực phẩm: nó là gì, dùng để làm gì và các loại . (2019, ngày 10 tháng 2). thư viện tiêu dùng https://www.consumoteca.com/alimentacion/colorante-alimentario/
Nhóm mang màu . (nd). Hóa học.is. https://www.quimica.es/enciclopedia/Crom%C3%B3foro.html
de La Rosa, G., & Figueroa-Gerstenmaier, S. (2019). Hypochlorite và clo: hai loại chăm sóc . Eugreka. https://www.ugto.mx/eugreka/contribuciones/262-el-hipoclorito-y-el-cloro-dos-tipos-de-cuidado
