Рішення хімічної таємниці # 8 Стань блакитним! Хімічна освіта Xchange

стань

Передмова: Я пропоную виклик на основі цієї таємниці. Якщо ви хочете дізнатись більше про цю проблему, будь ласка, прочитайте Виклик розділ, що знаходиться в кінці цього допису в блозі.

Вітаємо Гражину Зреду та Альфредо Тіфі, які розгадали хімічну таємницю №8. Хоча ні Гражина, ні Альфредо не зрозуміли, як саме я здійснив цей трюк, вони обидва визначили, що я використовую явище «висалювання». В експерименті «висалення» водорозчинна іонна сіль додається до суміші води та водорозчинної органічної рідини. Якщо додається достатня кількість солі, суміш розділяється на два шари: один багатий водою, а другий багатий органічною рідиною. 1 Ви можете побачити, як це працює (а також рішення таємниці №8) у відео нижче:

У таємниці № 8 я використовував ацетон як водорозчинну органічну рідину, а кухонну сіль як іонну речовину. Спочатку я змішав ацетон, воду та два різні барвники, не додаючи жодної солі. Жовтий барвник отримували з жовтого харчового барвника, тоді як синій барвник отримували із синього блиску. Барвник на блакитному блиску дуже добре розчиняється в ацетоні, але не так добре у воді. Інший жовтий барвник дуже добре розчиняється у воді, але не так добре в ацетоні.

Ацетон і вода добре розчиняються один в одному завдяки взаємодіям водню, що зв’язуються між атомом кисню на молекулах ацетону та зв’язком O-H на молекулах води (рис. 1).

ацетон і вода

Фігура 1: Уявлення про водневий зв’язок (жовта пунктирна лінія), що утворюється між молекулою ацетону (нижня молекула) та молекулою води (верхня молекула). Зображення зроблено за допомогою програмного забезпечення для моделювання Odyssey.

Всі ці чотири компоненти дуже добре змішуються між собою (ацетон, вода, синій барвник, жовтий барвник), утворюючи зелений розчин. Коли було додано багато кухонної солі, зелений розчин розділився на два шари: блакитний, багатий ацетоном шар зверху і жовтий колір, насичений водою солі знизу. Як це сталося?

Коли сіль розчиняється в суміші, отримані іони Na ​​+ та Cl - дуже сильно взаємодіють з молекулами води через іонно-дипольні сили (рис. 2). Ці іон-дипольні взаємодії привертали молекули води набагато сильніше, ніж водневі зв’язки ацетон-вода. В результаті іонно-дипольні сили відтягували молекули води від молекул ацетону, і рідини розділялися на дві окремі фази. Жовтий барвник, який краще розчиняється у воді, ніж в ацетоні, опинився в шарі солоної води. Синій барвник, який краще розчиняється в ацетоні, опинився в шарі ацетону.