Chemische Ampel
Allgemeine Hinweise zum Experimentieren und Disclaimer beachten!
EINLEITUNG
Freie Fahrt mit Chemie! Durch die richtige Dosis Sauerstoff, lässt sich auch ein Ampelsignal steuern - zugegeben - nur nachbilden. Dieses schöne Experiment mit Indigocarmin führt in die Welt der organischen Farbstoffe und Redox-Reaktionen ein. Durch Auslotung dieses komplexen Systems, erreicht man den schönen Effekt der chemischen Ampel.
SCHWIERIGKEITSGRAD
Schülerversuch - einfach
GERÄTE
500 mL Laborgewindeflasche, 250 mL Becherglas, 500 mL Erlenmeyerkolben, Magnetrührer mit Heizplatte, Thermometer, Rührfisch, Waage, Spatel
CHEMIKALIEN
Indigocarmin
Glucose
Natriumhydroxid
DURCHFÜHRUNG
In das 250 mL Becherglas werden 10 g Glucose eigewogen und mit 40 mL dest. Wasser verdünnt. In den Erlenmeyerkolben kommen 4,44 g Natriumhydroxid, die ihrerseits wieder mit 277,4 mL Wasser verdünnt werden. Die Natronlauge erhitzt man dann am Magnetrührer auf eine Temperatur von 40 - 50 °C.
In eine 500 mL Laborglasflasche werden dann 0,04 g Indigocarmin (eine Spatelspitze) gegeben. Es kommt die warme Natronlauge hinzu und zum Schluss die Glucose-Lösung. Die Flasche wird gut zugeschraubt und der Inhalt durch Schütteln gut vermischt.
Nach wenigen Sekunden ändert sich die Farbe von grün nach rot und geht anschließend ins Gelbe über. Durch einmal schütteln wird die Lösung wieder rot, zweimal und sie ist grün. Dies kann ein paar Mal wiederholt werden, danach verblassen die Farben.
ENTSORGUNG
Die Lösung wird mit verdünnter Salzsäure neutralisiert und gut verdünnt dem Abwasser zugeführt.
ERKLÄRUNG
Komplexe Bindungssysteme, in denen sich Elektronen freier Bewegen oder angeregt werden können (z.B. bei Doppelbindungen), sorgen für Farbe. Werden diese Bindungssysteme durch chemische Reaktionen verändert, verändert sich auch die Farbe.
Indigocarmin ist ein pH Indikator. Durch Natronlauge wird ein Teil deprotoniert - die entstehende Struktur ist gelb gefärbt. Aus der Mischung von blau und gelb entsteht grün.
Die deprotonierte Form kann dann von Glucose zum gelben Leuko-Indigo reduziert werden. Die Gleichgewichte verschieben sich so, dass keine blaue Form mehr vorhanden ist. Diese Reduktion verläuft über eine rote Zwischenstufe mit Radikal-Anion.
Die Reduktion wird durch Luftsauerstoff, der beim Schütteln in die Lösung gebracht wird, umgekehrt werden. Dabei oxidiert man das gelbe Leuko-Indigo über die rote Zwischenstufe wieder zu einer blau/gelben (für unser Auge grünen) Mischung.
Die Reaktion geht solange, bis die Glucose verbraucht ist oder der Farbstoff oxidativ zerstört wurde.
FOTOS
VIDEO
QUELLE
Dr. Fritz Struber (YouTube: Helicochem)
GEFÄHRDUNGSBEURTEILUNG (GESTIS-STOFFDATENBANK, 2020)
Indigocarmin (Kein gefährlicher Stoff nach GHS)
Glucose (Kein gefährlicher Stoff nach GHS)