化學品謎團的解決方案#8:Go Blue!

使用化學的色彩組合

前言:我正在提出基於這種神秘的挑戰。如果您想了解更多關於此挑戰,請務必閱讀挑戰在本博客帖子結束時發現的部分。

祝賀Grazyna Zreda和Alfredo Tifi都解決了。雖然Grazyna和Alfredo都沒有發現確切地我如何撤下這個伎倆,他們都確定了我正在利用“醃製”現象。在“鹽析”實驗中,將水溶性離子鹽加入水和水溶性有機液體的混合物中。如果加入足夠的鹽,則混合物將混合物分成兩層:富含水的一層,另一層富含水,而另一層富含有機液體。1您可以在下麵的視頻中查看其如何工作(以及解決問題的解決方案#8):

在Mystery#8中,我將丙酮用作水溶性有機液體和餐鹽作為離子物質。我首先將丙酮,水和兩種不同的染料混合,而無需添加任何鹽。黃色染料是從黃色食物染料中獲得的,而藍色染料則是從藍色閃光中獲得的。藍色閃光的染料在丙酮中很好地溶解在水中,但在水中不太好。其他黃色染料溶解在水中,但在丙酮中卻不太好。

由於乙酮分子上的氧原子與水分子O-H鍵之間的氫鍵相互作用,丙酮和水均勻溶解良好(圖1)。

圖1:在丙酮(下分子)分子和水分子(上分子)之間形成的氫鍵(黃色虛線)的表示。使用奧德賽建模軟件製作的圖像。

所有四種組分混合在一起(丙酮,水,藍染料,黃色染料)形成綠色溶液的結果。當加入大量的餐鹽時,將綠色溶液分成兩層:藍色,致丙酮富含層,底部的黃色,鹽水富含層。這是怎麼發生的?

當鹽溶解到混合物中時,所得的Na+和Cl-離子通過離子偶極力與水分子非常強烈相互作用(圖2)。這些離子偶極相互作用比丙酮水氫鍵更強烈地吸收水分子。結果,離子 - 偶極子力從丙酮分子中拉出水分子,並且液體分離成兩個單獨的相。黃色染料,在水中溶解良好,而不是在丙酮中,最終在鹽水層中。藍色染料,溶解在丙酮中更好,最終在丙酮層中。

圖2:通過離子 - 偶極力(黃色虛線)與六個水分子相互作用的氯離子(綠色)的表示。使用Odyssey建模軟件製造的圖像。

關於這個項目的有趣是可以使用許多不同的染料組合,有機液體和鹽來實現不同的效果。例如,Graznya Zreda通過報告她混合黃色食品染料,水,藍色食物染料(代替閃光發現的藍色染料),異丙醇(代替丙酮)和碳酸鉀(碳酸鉀(碳酸鉀)來解決這個神秘鹽的地方)。混合這些物品後,觀察了一種美麗的綠色溶液;將碳酸鉀添加到藍綠色和綠色層中(圖3)。

圖3:通過Gryzyna Zreda的學生之一進行的實驗。左轉:在70%異丙醇中含有黃色食物染料的黃色食品染料的試管;混合黃色和藍色液體形成綠色溶液;添加碳酸鉀以形成綠色溶液;在碳酸鉀溶解時分離成藍色和黃色層。

我和Grazyna開始在Twitter上進行有關這些實驗的溝通,一個下午我們甚至花了一兩個小時的“一起”,以電子方式來回傳達我們正在嚐試的各種實驗。這真的很有趣!在整個努力中,我們發現了一些非常酷的東西。首先,可以在Grazyna的該實驗版本中使用綠色食品染料(代替藍色和黃色)!那是因為綠色食物染料含有藍色和黃色食物染料的組合。其次,使用不同的有機液體和離子鹽與藍色食物染料和紫色“秋天”食品染料的混合物產生了完全不同的結果(圖4)。

圖4:使用藍色食物染料,紫色的“秋天”食物染料與(左)丙酮,鹽和水一起實現的顏色組合;(右)異丙醇,碳酸鉀和水。

挑戰:最後,這裏是一項挑戰,我向您和您的學生提出基於此實驗:請參閱使用不同組合的離子鹽,染料,可混溶的有機液體和水,可以通過修改該實驗來創建顯示學校顏色的層。如果您實現此目標,請查看您可以創建的其他顏色安排。我特別有興趣看到紫色/綠色組合!我很樂意收到你的聽到你能夠創造的不同組合。當然,如果您願意分享它們,我也會有興趣聽取各種成功的食譜!有創意......染料可以來自一個令人驚訝的不同來源......就像閃閃發光,所有事情!

參考:Shakhashiri,化學演示第3卷,p。266 - 268。

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評論8.

Chad Shusting的照片
乍得匆匆忙忙|星期二,11/22/2016 - 13:08

做了幾個這些,把它們放在桌子上。許多非停止問題來自學生....令人敬畏的演示。

湯姆·昆茨勒曼的照片
湯姆·昆茨勒曼|星期三,2016年11月23日 - 13:33

謝謝您讓我知道您嚐試了一下,乍得。請務必讓我知道您或您的學生是否提出一些新的顏色組合。

JuhaVäätäinen的照片
JuhaVäätäinen|THU,2017年1月19日 - 11:50

非常好的演示。多謝!我正在尋找不同類型的示範,尤其是分離漏鬥中的一些食用顏色。現在,我知道要在水或鹽水中添加紫色,將其放在分離的漏鬥上,然後將丙酮倒入漏鬥中……我希望在芬蘭,您擁有的紫色與您相同。:)

阿爾弗雷多·蒂菲(Alfredo Tifi)的照片
Alfredo Tifi.|Fri,01/20/2017 - 02:11

我暫時沒有合適的紫色,我使用了溴硫醇藍色(BTB),其中有兩滴醋,以及亮藍色(歐洲的E133)和BTB,帶有少量碳酸氫鈉,帶有黃色tarrazine(E102)或黃色5。沒有照片來確定哪種組合更好,因為學生測試了兩種替代方法並將照片保存在智能手機中,這意味著這些方法永遠消失了,永遠消失了:-)。無論如何,以酸性和堿性形式以丙酮相提取BTB。

湯姆·昆茨勒曼的照片
湯姆·昆茨勒曼|星期六,2017年1月21日 - 12:14

阿爾弗雷多,這聽起來很有趣。下次我在實驗室時,我將嚐試您的實驗。感謝分享!

湯姆·昆茨勒曼的照片
湯姆·昆茨勒曼|Fri,01/20/2017 - 04:09

嗨,juha,謝謝你的評論。務必將氯化鈉,碳酸鉀或其他一些無機鹽加入水中。如果你找不到紫色的食物,請繼續和試驗你可以找到的任何染料。在我的經驗中,伟德平台导航使用染料,無機鹽和有機溶劑的各種組合存在幾種不同的頂層/底層顏色組合。如果你出現一些有趣的新顏色組合,請告訴我!

安德裏亞山|THU,04/14/2022-13:55

好奇是否有人知道閃光燈上使用了什麼藍色染料?我很想能夠讓我的學生分析兩種染料的結構,以嚐試解釋為什麼一個染料更易於水,而另一個則在丙酮中。

湯姆·昆茨勒曼的照片
湯姆·昆茨勒曼|Fri,04/15/2022 - 17:10

嗨andrea,

如果您找到答案,請務必與我們分享!

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