Hemijski kameleon

Kada se veoma razblažen rastvor permanganata sporo redukuje do koloidno-disperznog mangan(IV)-oksida, uočava se niz promena supstanci u prelepe boje, počevši od roze/ljubičaste do žute/braon.  Ovo je razlog zbog kojeg se, u prošlosti, permanganat ponekad nazivao ,,hemijskim kameleonom''. Tek kasnije je utvrđeno da je ovaj upečatljivi fenomen samo rezultat promene oksidacionog stanja i mešanja boja različitih supstanci.

 

Potrebne hemikalije:

 

KMnO₄

saharoza (C₁₂H₂₂O₁₁)

NaOH

 

Potreban pribor:

 

čaša ili erlenmajer

epruveta

 

Tok eksperimenta

 

Rastvoriti vrlo malu količinu KMnO₄ u nekoliko ml vode u epruveti. Koristiti samo nekoliko mm³ čvrste supstance. Veoma je važno ne uzeti previše KMnO₄, jer u suprotnom rastvor izgleda crno i eksperiment nije toliko impresivan. Boje bi u tom slučaju bile veoma tamne.

Sipati 100ml vode u erlenmajer i dodati oko 500mg čvrstog NaOH i dodati tri kašičice šećera. Rastvoriti sve i mućkati dok se rastvor u potpunosti ne obezboji.

Sipati sadržaj iz epruvete u erlenmajer i mućkati. Ostaviti erlenmajer i gledati promenu boja. Traje nekoliko minuta, u zavisnosti od temperature i koncentracije reaktanata.

 

Prikaz promena boja

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Diskusija

 

Permanganat se sporo redukuje šećerom u alkalnim sredinama. Šećer je organska supstanca koja ima mnogo -OH grupa prikačenih za atome C, koji takođe imaju vodonik direktno prikačen za sebe.

Alkoholna struktura -C(H)(OH)- oksiduje se do keto grupe.

 

-C(H)(OH)- + 2OH^- → -C(=O)- + 2H₂O + 2e^-

 

Ova reakcija zahteva OH^- jone. Brzina reakcije veoma zavisi od koncentracije NaOH. Kada je rastvoreno mnogo NaOH, tada se prvi deo reakcije odigrava za nekoliko sekundi umesto za 10.

 

U alkalnim sredinama, permanganatni jon se prvo reduku do manganatnog:

 

MnO₄^- + e^- → MnO₄^2-

 

MnO₄- je tamnoružičast, dok je MnO₄^2- tamnozelen. Kada su oba prisutna, tada je svetlost na crvenom kraju spektra apsorbovana od strane zelenog MnO₄^2-, i, istovremeno, svetlost na plavom kraju spektra apsorbovana je od strane ružičastog MnO₄^-. Ova kombinacija apsorpcija čini da se rastvor u početku čini crn, odakle i potiče tamna boja rastvora na početku eksperimenta. Kada je skoro čitav MnO₄^- redukovan do MnO₄^2-, tečnost dobija prelepu tamnozelenu boju.

 

Kada je šećer u prisustvu, tada se manganat dalje redukuje:

 

MnO₄^2- + 2H₂O + 2e^- → MnO₂ + 4OH^-

 

Pri veoma niskim koncentracijama, MnO₂ se ne taloži, ali se formira koloidni rastvor, koji ostaje čist. Hidratizovan MnO₂ je braon, ali pri veoma niskim koncentracijama čini se više žut no braon.