blue

Prefaţă: Propun o provocare bazată pe acest mister. Dacă doriți să aflați mai multe despre această provocare, vă rugăm să citiți secțiunea Provocare secțiune găsită la sfârșitul acestei postări pe blog.

Felicitări Grazyna Zreda și Alfredo Tifi care au rezolvat amândoi Chemical Mystery # 8. În timp ce nici Grazyna și nici Alfredo nu și-au dat seama exact cum am reușit acest truc, amândoi au stabilit că folosesc fenomenul „sărării”. În experimentul „sărare”, se adaugă o sare ionică solubilă în apă la un amestec de apă și un lichid organic solubil în apă. Dacă se adaugă suficientă sare, amestecul se separă în două straturi: unul bogat în apă, iar celălalt bogat în lichid organic. 1 Puteți vedea cum funcționează acest lucru (și, de asemenea, soluția la Mystery # 8) în videoclipul de mai jos:

În Mystery # 8 am folosit acetonă ca lichid organic solubil în apă și sare de masă ca substanță ionică. Am amestecat mai întâi acetonă, apă și doi coloranți diferiți fără a adăuga sare. Colorantul galben a fost obținut din colorantul alimentar galben, în timp ce colorantul albastru a fost obținut din sclipici albastru. Vopseaua pe sclipici albastru se dizolvă foarte bine în acetonă, dar nu atât de bine în apă. Celălalt colorant galben se dizolvă foarte bine în apă, dar nu atât de bine în acetonă.

Acetona și apa se dizolvă bine una în cealaltă datorită interacțiunilor de legare a hidrogenului dintre atomul de oxigen de pe moleculele de acetonă și legătura O-H de pe moleculele de apă (Figura 1).

acetonă și apă

Figura 1: Reprezentarea unei legături de hidrogen (linie punctată galbenă) formată între o moleculă de acetonă (molecula inferioară) și o moleculă de apă (molecula superioară). Imagine realizată folosind software-ul de modelare Odyssey.

Toate aceste patru componente s-au amestecat foarte bine împreună (acetonă, apă, colorant albastru, colorant galben) pentru a forma o soluție de culoare verde rezultă. Când s-a adăugat multă sare de masă, soluția verde s-a separat în două straturi: un strat albastru, bogat în acetonă deasupra și un strat galben, bogat în apă sărată, în partea de jos. Cum a avut loc acest lucru?

Când sarea s-a dizolvat în amestec, ionii Na + și Cl - rezultați au interacționat foarte puternic cu moleculele de apă prin forțe ion-dipol (Figura 2). Aceste interacțiuni ion-dipol au atras moleculele de apă mult mai puternic decât legăturile de hidrogen acetonă-apă. Ca urmare, forțele ion-dipol au îndepărtat moleculele de apă de moleculele de acetonă și lichidele s-au separat în cele două faze separate. Colorantul galben, care se dizolvă mai bine în apă decât în ​​acetonă, a ajuns în stratul de apă sărată. Vopseaua albastră, care se dizolvă mai bine în acetonă, a ajuns în stratul de acetonă.

ion clorură hidratată

Figura 2: Reprezentarea unui ion clorură (verde) care interacționează cu șase molecule de apă prin forțe ion-dipol (linie galbenă punctată). Imagine realizată cu software-ul de modelare Odyssey.

Ceea ce este interesant la acest proiect este că se pot folosi mai multe combinații diferite de coloranți, lichide organice și săruri pentru a obține efecte diferite. De exemplu, Graznya Zreda a „rezolvat” acest mister raportând că a amestecat vopsea galbenă alimentară, apă, vopsea albastră pentru alimente (în locul vopselei albastre găsite pe sclipici), alcool izopropilic (în loc de acetonă) și carbonat de potasiu (în loc de sare). La amestecarea acestor elemente s-a observat o frumoasă soluție verde; adăugarea de carbonat de potasiu a separat amestecul în straturile albastre și verzi (Figura 3).

Figura 3

Figura 3: Experimentul realizat de unul dintre elevii lui Grazyna Zreda. De la stânga la dreapta: eprubete care conțin colorant alimentar galben în apă și colorant albastru alimentar în alcool izopropilic 70%; Amestecarea fluidelor galbene și albastre pentru a forma o soluție verde; Adaos de carbonat de potasiu pentru a forma o soluție verde; separarea în straturi albastre și galbene la dizolvarea carbonatului de potasiu.

Eu și Grazyna am început să comunicăm pe Twitter despre aceste experimente și într-o după-amiază am petrecut chiar o oră sau două „împreună”, trimitând mesaje electronice înainte și înapoi despre diferite experimente pe care le încercam. A fost foarte distractiv! De-a lungul eforturilor noastre combinate, am descoperit câteva lucruri foarte interesante. În primul rând, vopseaua alimentară verde singură (în loc de albastru și galben) poate fi utilizată în versiunea Grazyna a acestui experiment! Acest lucru se datorează faptului că colorantul alimentar verde conține o combinație de colorant alimentar albastru și galben. În al doilea rând, folosirea diferitelor amestecuri de lichide organice și săruri ionice cu colorant alimentar albastru și colorant violet „color de toamnă” a dus la rezultate complet diferite (Figura 4).

Figura 4

Figura 4: Combinații de culori realizate folosind vopsea albastră albastră, vopsea violetă „de culoare de toamnă” împreună cu acetonă (stânga), sare și apă; (dreapta) alcool izopropilic, carbonat de potasiu și apă.

Provocare: În cele din urmă, iată o provocare pe care o propun pentru dvs. și elevii dvs. pe baza acestui experiment: vedeți dacă puteți crea straturi care să afișeze culorile școlii dvs. modificând acest experiment folosind diferite combinații de săruri ionice, coloranți, lichide organice miscibile și apă. Dacă atingeți acest lucru, vedeți ce alte aranjamente de culoare puteți crea. Sunt deosebit de interesat să văd o combinație violet/verde! Mi-ar plăcea să aud de la dvs. despre diferite combinații pe care le puteți crea. Desigur, aș fi interesat să aud despre diferitele rețete de succes dacă sunteți dispus să le împărtășiți! Fii creativ ... coloranții pot proveni dintr-un număr surprinzător de surse diferite ... cum ar fi sclipici, din toate lucrurile!

Referințe: Shakhashiri, Demonstrații chimice Volumul 3, p. 266 - 268.