Chemiczna sygnalizacja świetlna

Chemiczna sygnalizacja świetlna
Indygokarmin - pochodna znanego barwnika indygo - jest stosowany do nadawania koloru produktom spożywczym i medykamentom (środek oznaczony symbolem E132) oraz jako preparat mikroskopowy do barwienia komórek. W laboratorium chemicznym indygokarmin umożliwia wykonanie interesującego eksperymentu znanego jako „światło drogowe” (ang. traffic light reaction).

Najważniejszym odczynnikiem do przeprowadzenia eksperymentu będzie oczywiście sam barwnik. Reagent jest dostępny w sklepach z odczynnikami chemicznymi, ale można także użyć zawierających go produktów, np. niebieskiej części żelatynowych kapsułek jednego z lekarstw (fotografia 1). Pozostałe chemikalia to sprzedawana w sklepach spożywczych glukoza (fotografia 2) oraz wodorotlenek sodu (składnik „kreta”). Glukozy i NaOH użyjemy w postaci roztworów wodnych o stężeniu wynoszącym około 2%.

Próbę rozpoczynamy od wsypania kilku kryształów indygokarminu (nie więcej! Można także użyć roztworu barwnika, np. powstałego przez rozpuszczenie wspomnianych wyżej kapsułek żelatynowych) do kolby z roztworem glukozy (fotografia 3) ogrzanym do temperatury 30-40°C. Po wymieszaniu zawartość naczynia zabarwia się na niebieski kolor (fotografia 4). Następnie wlewamy do kolby roztwór NaOH w ilości o połowę mniejszej niż użyta objętość roztworu glukozy. Mieszanina natychmiast barwi się na zielono (fotografia 5), ale po kilku-kilkunastu sekundach zaczyna zmieniać kolor na czerwony (fotografia 6), a potem – na żółty (fotografia 7). Jeśli teraz mocno potrząśniemy kolbą, zawartość znów stanie się zielona (fotografia 8), a następnie czerwona i żółta. Cykl można powtórzyć kilkukrotnie, a barwy roztworu będą się zmieniać jak światła sygnalizacyjne: czerwone - żółte - zielone (fotografia 9).

Za widowiskowy efekt doświadczenia odpowiada reakcja utleniania glukozy w obecności indygokarminu. W środowisku zasadowym cząsteczka glukoza staje się podatna na utlenianie tlenem rozpuszczonym w wodzie. W przemianie bierze udział indygokarmin - najpierw sam zostaje utleniony, a potem utlenia glukozę. Jest zatem katalizatorem reakcji, a dzięki odmiennym barwom formy utlenionej i zredukowanej można uzyskać efekt podobny do działania sygnalizatora świetlnego. Wstrząśnięcie zawartością kolby powoduje rozpuszczenie porcji tlenu w wodzie, ponowne utlenienie indygokarminu, a następnie glukozy przez barwnik.

Cykl się powtarza:

indygokarmin

Indygokarmin to także wskaźnik odczynu roztworu reagujący na zmiany pH. Aby stwierdzić, jakie barwy przybiera, wystarczy do trzech kolb z wodą dodać odrobinę barwnika, co zmieni kolor zawartości naczyń na niebieski. Jedną z kolb pozostawiamy bez zmian, a do drugiej dodajemy 10% roztwór wodorotlenku sodu (fotografia 10), aż do chwili, gdy roztwór stanie się zielony. Zawartość ostatniej kolby alkalizujemy do uzyskania żółtozielonego zabarwienia roztworu (fotografia 11). Indygokarmin jest niebieski w roztworach o pH mniejszym niż 11,4 i żółtozielony w roztworach silnie alkalicznych (pH większe niż 13,0). W roztworach o pośrednim stopniu zakwaszenia (pomiędzy 11,4 i 13,0) przybiera barwę zieloną, powstałą ze zmieszania kolorów niebieskiego i żółtego (fotografia 12).

Chemiczna sygnalizacja świetlna na filmie:

Indygokarmin jako wskaźnik pH - film:

Pozostałe artykuły
Budujemy aerostaty, czyli o tym, jak zbudować latający model balonu napełniany ogrzanym powietrzem Budujemy aerostaty, czyli o tym, jak zbudować latający model balonu napełniany ogrzanym powietrzem
Statki powietrzne, tak nazywają się obiekty latające w atmosferze i skonstruowane przez człowieka, dzielą się na aerodyny, które latają dzięki dynamicznemu oddziaływaniu powietrza na ...
0
Bardzo proste modele latające wykonane z piankowych podkładów pod panele Bardzo proste modele latające wykonane z piankowych podkładów pod panele
MiniMini to bardzo prosty latający model szybowca do wykonania z pianki pod panele podłogowe (depron). Model można puszczać zarówno w domu, jak i na zewnątrz.
0
Wicherek 0,10 - czyli latający model słynnego polskiego latającego modelu! Wicherek 0,10 - czyli latający model słynnego polskiego latającego modelu!
Inspiracją do tego opracowania jest kultowy model „Wicherek”, można powiedzieć opus dei legendy polskiego modelarstwa - Wiesława Schiera. Jest to najbardziej znana konstrukcja modelarsko-lotnicza ...
0
AVT5599. Zdalnie sterowany włącznik 4-kanałowy AVT5599. Zdalnie sterowany włącznik 4-kanałowy
Urządzenie umożliwia zdalne włączanie/wyłączanie czterech urządzeń za pomocą typowych pilotów na podczerwień od sprzętu powszechnego użytku. Jego niewątpliwym atutem jest możliwość ...
0