Demonstrație chimică în roșu, alb și albastru

Iată o demonstrație chimică perfectă pentru electrochimie pentru 4 iulie sau alte sărbători patriotice. Folosiți punți de sare pentru a conecta trei pahare de lichide (limpede, roșu, limpede). Aplicați o tensiune și urmăriți că soluțiile devin roșii, albe și albastre.

Materiale demonstrative de electroliză Culori patriotice

500 ml nitrat de potasiu 1 M, KNO₃ (Fă asta)
1 ml soluție indicator de timolftaleină (face acest lucru)
2 ml soluție de fenolftaleină
aproximativ 2 ml hidroxid de sodiu 0,1M, NaOH (face acest lucru)
aproximativ 1 ml acid sulfuric 0,1 M, H₂ASA DE₄ (Fă asta)
3 pahare de 250 ml
3 tije de carbon de 8 mm x 200 mm
Sârmă de cupru neizolată de 25 cm de 14 cm
Tub de cauciuc de 10 cm, diametru exterior de aproximativ 5 mm
# 6 dop de cauciuc, cu 1 gaură
2 tuburi U, 100 mm, diametru exterior de 13 mm
4 bile de bumbac
3 tije de agitare de sticlă de 20 cm
sursa de curent continuu reglabilă care poate produce 1 amper la 10 volți (de exemplu, încărcător de baterii auto)
clipuri de plumb

Pregătiți demonstrația roșie, albă și albastră

Se toarnă 150 ml de 1,0 M KNO₃ în fiecare dintre cele trei pahare.
Aliniați paharele pe rând. Puneți un electrod de carbon în fiecare pahar.
Înfășurați un capăt al firului de cupru în jurul unuia dintre electrozii de carbon de la capătul rândului. Glisați tubul de cauciuc peste sârma de cupru pentru a acoperi sârma expusă care va fi între electrozi. Înfășurați celălalt capăt al firului de cupru în jurul celui de-al treilea electrod de carbon, la capătul rândului de pahare. Săriți tija de carbon centrală și asigurați-vă că niciun cupru expus nu îl atinge.
Umpleți cele două tuburi U cu KNO 1M₃ soluţie. Conectați capetele fiecărui tub cu bile de bumbac. Răsturnați unul dintre tuburile U și agățați-l de marginea paharului stâng și central. Brațele tubului U ar trebui să fie cufundate în lichid. Repetați procedura cu cel de-al doilea tub U și cu becurile centrale și drepte. În tubul U nu trebuie să existe o bulă de aer. Dacă există, scoateți tubul și reumpleți-l cu KNO₃ soluţie.
Puneți o tijă de agitare în sticlă în fiecare pahar.
Asigurați-vă că sursa de alimentare este oprită și apoi conectați borna pozitivă (+) la electrodul central de carbon și terminalul negativ (-) la unul dintre electrozii exteriori de carbon.
Adăugați 1 ml soluție de timolftaleină în paharul din dreapta și 1 ml indicator de fenolftaleină la fiecare dintre celelalte două pahare..
Se adaugă 1 ml soluție de NaOH 0,1 M în paharul din mijloc. Se agită conținutul fiecărui pahar. De la stânga la dreapta, soluțiile ar trebui să fie: clare, roșii, clare.
Aceste soluții pot fi depozitate în containere sigilate și pot fi reutilizate pentru a repeta demonstrația. Dacă culorile devin slabe, poate fi adăugată o soluție indicatoare.

Efectuați demonstrația

Porniți sursa de alimentare. Reglați-l la 10 volți.
Așteptați 15 minute. Opriți sursa de alimentare și agitați fiecare soluție.
În acest moment, soluțiile ar trebui să apară acum roșu, incolor și albastru. Este posibil să doriți să așezați o foaie albă de hârtie sau afiș în spatele paharelor pentru a afișa culorile. De asemenea, acest lucru face ca beakerul central să apară alb.
Puteți returna soluțiile la culorile lor originale, inversând conexiunile la sursa de alimentare reglând-o la 10 volți și permițând 20 de minute înainte de a opri alimentarea și a agita soluțiile.
Un alt mod de a reveni soluțiile la culorile lor originale este să adăugați 0,1 M H₂ASA DE₄ la paharele de la capăt până când lichidele devin incolore. Se adaugă NaOH 0,1 M în paharul mijlociu, până când lichidul devine limpede în roșu.

dispoziție

Când demonstrația este completă, soluțiile pot fi clătite în scurgere cu apă.

Cum functioneaza

Reacția chimică din această demonstrație este electroliza simplă a apei:

Schimbarea culorii este rezultatul schimbării pH-ului care însoțește electroliza care acționează asupra indicatorilor de pH, care au fost selectați pentru a produce culorile dorite. Anodul este situat în paharul central, unde apa este oxidată pentru a produce gaz de oxigen. Se produc ioni de hidrogen, scăzând pH-ul.

2 H₂O (l) → O₂(g) + 4 H⁺(aq) + 4 e^-

Catodii sunt situate de o parte și de alta a anodului. În aceste pahare, apa este redusă pentru a forma hidrogen gaz:

4 H₂O (l) + 4 e^- → 2 H₂(g) + 4 OH^-(Aq)

Reacția produce ioni de hidroxid, care cresc pH-ul.

Alte demonstrații de patriotică Chem

Coloana de densitate roșu, alb și albastru
Demonstrație de artificii colorate
Focuri de artificii într-un pahar - Demo sigur pentru copii

Referințe

B. Z. Shakhashiri, 1992, Demonstrații chimice: un manual pentru profesorii de chimie, vol. 4, p. 170-173.
R. C. Weast, Ed., Manual CRC de Chimie și Fizică, Ediția a 66-a, p. D-148, CRC Press: Boca Raton, FL (1985).

Ştiinţă