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试管里的彩虹|美丽的变色化学反应

 wzawxt 2016-05-25


来源|炫酷科学       编辑|化学加

导读

化学中有许多变色、爆炸、着火等较危险的化学实验,今天我们就来看看这些现象中相对安静但又很漂亮的色彩变化实验~


化学实验中的颜色有几种不同的原因造成,比如说共轭结构的有机物很多就有颜色,一些金属离子形成的配合物也有漂亮的颜色,还有金属颜色的焰色反应等等。pH值、氧化状态等等都会影响到色彩,导致变色反应~


下面我们就来看几个比较常见的变色反应,在这里会列出原理和安全注意事项,不过还是不建议大家在家做化学实验(除了某些真的完全用生活用品就能完成的实验之外)

1:彩虹番茄汁

这个实验是利用番茄汁和饱和溴水做的。在番茄汁里面慢慢滴加溴水,然后得到了红→蓝绿→黄这样萌萌的渐变色,看起来很像鸡尾酒呢!


但是!需要特别提醒的是,饱和溴水有毒且腐蚀性强,必须在专业实验室里小心操作,一般人就别想着自己做了。而且这杯漂亮的彩虹番茄汁也绝对不可以喝。


实验原理:番茄汁的颜色来自一种名叫番茄红素的分子,它在分子中有很多双键。这些双键可以和溴发生反应,而反应产生的一个中间产物可以带来蓝色。黄色的部分是溴水的颜色,绿色部分就是黄蓝的混合色啦~




2:变色龙



这个能变出三种颜色的反应是高锰酸钾发生的氧化还原反应。最一开始的紫红色溶液是加了高锰酸钾和葡萄糖的,倒进其中的是氢氧化钠溶液。葡萄糖属于“还原糖”,它是有还原性的,在氢氧化钠提供的碱性环境下,它和高锰酸钾反应,形成锰酸盐(绿色),然后再形成二氧化锰(少量分散在水中时呈现棕黄色),这就是变色的由来~


相对上一个实验,这个更安全,葡萄糖没事儿,高锰酸钾和氢氧化钠也是用的稀溶液。不过还是不太建议大家在家做化学实验~(重要的事情多说几遍)


3:红绿灯



同样是一种三色变色的化学反应,摇一摇就变色呢~


这个瓶子里面产生颜色最关键的一种物质是靛蓝胭脂红(indigo carmine,或称酸性靛蓝),它可以作为食品色素,同时它还兼具酸碱指示剂和氧化还原指示剂的特性,也就是说,不同的pH和氧化还原状态都会让它产生不同的颜色。


瓶子里除了靛蓝胭脂红还加入了葡萄糖(还原剂)和氢氧化钠溶液(提供所需的pH环境),而氧气充当了氧化剂。在这样氧化还原和pH的作用下,靛蓝胭脂红是这样变色的:




中间的那一行也就是我们看到的“红绿灯”啦。


这个反应的安全性也还好,我的建议同上一个……


4:分层变色




和渐变色不同,这个反应可以清晰地显示橙蓝两层颜色。


下面的一层是加入了一些硫酸的重铬酸钾溶液,上面透明的部分是乙醚,引发反应时在其中加入了一些双氧水,反应开始之后,迅速地产生气泡,乙醚的一层会被染成深蓝色。


反应式是这样的:


K2Cr2O7 + H2SO4 + H2O2 → 2 CrO5 + K2SO4 + 5H2O


这里面产生的过氧化铬CrO5就是那个深蓝色的来源。这种物质很不稳定,它还会继续反应:


2CrO5 + 7H2O2 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 10H2O + 7O2


这里产生的氧气就是气泡的来源。过氧化铬在水溶液中也是蓝色的,只不过通过乙醚萃取,可以让蓝色保持较长的时间,以方便观察。


这个反应比较剧烈,当然就更不推荐大家自行尝试了……而且说实话这个演示动图试管装得有点太满了你说是不……



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