Žyma: Eksperimentas vaikams

„Jodo laikrodžio” eksperimentas yra vienas iš populiariausių chemijos eksperimentų, kurio vieną iš keleto variantų galima demonstruoti vaikams namų sąlygomis. Eksperimentas populiarus dėl to, kad demonstruojamas uždelsto veikimo tik akimirką trunkantis šviesaus skysčio spalvos pasikeitimas į tamsiai mėlyną spalvą. Be to, eksperimentas yra pakankamai saugus, todėl vyresni vaikai su suaugusiųjų priežiūra jį gali atlikti ir savarankiškai.

Šio eksperimento esmė ta, kad specialiai paruoštame skystyje vyksta dvi cheminės reakcijos. Pirmoje lėtoje cheminėje reakcijoje jodo jonai reaguoja su vandenilio peroksidu ir susidaro jodas:

H2O2 + 2I- + 2H+ → I2 + 2H2O

Antroje greitoje cheminėje reakcijoje jodas reaguoja su askorbo rūgštimi ir susidaro jodo jonai:

I2 + C6H8O6 → 2I- + C6H6O6 + 2H+

Dėl to, kol skystyje yra askorbo rūgšties, jodas tirpale nesusidaro. Kai antroje reakcijoje sureaguoja visa askorbo rūgštis, tirpale atsiranda jodas, kuris sureagavęs su krakmolu ir suteikia skysčiui tamsiai mėlyną spalvą.

Laiko tarpas nuo medžiagų sumaišymo iki skysčio spalvos pasikeitimo gali būti koreguojamas keičiant reakcijoje dalyvaujančių medžiagų koncentracijas ir temperatūras. Didinant temperatūrą pasikeitimas įvyks ankščiau. Taip pat pasikeitimas įvyks ankščiau, jei bus didinami vandenilio peroksido tirpalo koncentracija ar kiekis, jodo tirpalo koncentracija ar kiekis arba mažinamas askorbo rūgšties kiekis. Šiame įraše aprašysiu tokį eksperimentą, kurį atliekant su kambario temperatūros medžiagomis spalvos pasikeitimas įvyksta praėjus 15-20 s. po medžiagų sumaišymo.

Eksperimentas atliekamas užsimovus  nitrilines pirštinės. Medžiagos maišomos tokia eilės tvarka:

1. Į pirmą stiklinę įpilama 30 mL distiliuoto vandens.
2. Į pirmą stiklinę pipetės pagalba įlašinama 20 lašelių 5% jodo odos tirpalo (parduodama vaistinėse). Išmaišius gaunamas šviesiai rudos spalvos tirpalas.
3. Į pirmą stiklinę įberiama 300 mg askorbo rūgšties miltelių (parduodami vaistinėse). Tokį kiekį atitinka ant arbatinio šaukštelio galo pasemta kruopelytė medžiagos arba du nedidelio laboratorinio šaukštelio kaušeliai. Skystis gerai išmaišomas, kad askorbo rūgšties milteliai pilnai ištirptų. Išmaišius skystis pasidaro skaidrus.
4. Į pirmą stiklinę įberiama 1 g bulvių krakmolo. Tokį kiekį atitinka trečdalis arbatinio šaukštelio arba šeši nedidelio laboratorinio šaukštelio kaušeliai. Skystis gerai išmaišomas, kad ant stiklinės dugno nebesimatytų nusėdusio krakmolo.
5. Į antrą stiklinę įpilama 70 mL 30% vandenilio peroksido tirpalo (parduodamas specializuotose chemijos prekių parduotuvėse). Tai atitinka 40 mL 50 % vandenilio peroksido tirpalą, praskiestą 30 mL distiliuotu vandeniu.

Abiejų stiklinių skysčiai supilami į vieną stiklinę. Prieš supilant abiejų stiklinių skysčius, būtina išmaišyti pirmos stiklinės turinį, kad susimaišytų nusėdęs krakmolas. Supylus skysčius, stiklinė padedama šviesioje aplinkoje, pavyzdžiui, ant apkloto šviesiu užtiesalu stalo ir laukiama, kol skystis patamsės. Naudojant aukščiau nurodytus medžiagų kiekius, tai turėtų įvykti po 15-20 s.

Kadangi skystis patamsėja labai greitai, tai tikėtina, kad kuris nors iš stebėtojų praleido tą akimirką ir eksperimento kulminacijos nematė. Dėl to, paruoštus skysčius galima padalinti į dvi ar daugiau dalių ir atlikti eksperimentą daugiau kartų. Svarbiausia abiejų stiklinių skysčius maišyti vienodomis proporcijomis. Dalinant pirmos stiklinės skystį į kelias dalis, svarbu jį pamaišyti, kad nusėdęs krakmolas susimaišytų ir padalintose dalyse jo koncentracijos būtų vienodos.

Po eksperimento – vis dar su nitrilinėmis pirštinėmis – panaudoti įrankiai nuplaunami kriauklėje dideliu vandens kiekiu.

Kaip jau buvo minėta aukščiau, šis eksperimentas yra pakankamai saugus, t.y. naudojamos cheminės medžiagos ir susidarę produktai jų neliečiant plikomis rankomis nėra kenksmingi.  Vienintelis dalykas į ką reikia atkreipti ypatingą dėmesį darant eksperimentą – vandenilio peroksido tirpalo, kuris yra labai stiprus oksidatorius, naudojimas. Saugokitės, kad jo nepakliūtų ant odos ar kitos kūno vietos, todėl viso eksperimento metu mūvėkite nitrilines pirštines.

Taip pat galite parsisiųsti šio eksperimento atmintinę ODT ir PDF formatais.