آزمایش جالب در شیمی برای همه
همانطور که همه می‌دانید، امکان انجام آزمایشات مختلف در شیمی، آن را به علمی جذاب تبدیل کرده است و همه ما چه در دوران مدرسه و چه در دانشگاه، حداقل یک بار تجربه کار با لوازم آزمایشگاهی و انجام آزمایش را داشته‌ایم. در این نوشته قصد داریم تا با ۷ آزمایش جالب در شیمی آشنا و با انجام آن‌ها، به این علم علاقه‌مند شویم.
۱. آزمایش مس و نیتریک اسید
زمانی که قطعه‌ای از مس را در نیتریک اسید قرار می‌دهید، یون‌های مس و نیترات در واکنش با یکدیگر، محلول را به رنگ سبز و سپس به رنگ سبز-قهوه‌ای تبدیل می‌کنند. اگر محلول حاصل را رقیق کنید، آب سبب می‌شود تا یون‌های نیترات در اطراف مس قرار بگیرند و رنگ محلول به رنگ آبی تبدیل خواهد شد.
۲. هیدروژن پراکسید و پتاسیم‌یدید
این آزمایش جالب در شیمی را بسیاری از افراد به عنوان آزمایش «خمیردندان فیلی» (Elephant Toothpaste) می‌شناسند. در حقیقت، در اثر واکنش شیمیایی بین پتاسیم‌یدید و هیدروژن پراکسید (آب‌اکسیژنه)، ستونی از فوم (کف) به بیرون از ظرف آزمایش فوران می‌کند. کافی است تا کف حاصل را با رنگ‌های خوراکی تزیین کنید تا جلوه‌ای از خمیردندان پیدا کند.
۳. فلزات قلیایی در آب
خوب است بدانید که تمامی فلزات قلیایی، به شدت با آب واکنش می‌دهند. به طور مثال، در خصوص سدیم باید گفت که این عنصر در واکنش با آب، شعله‌ای روشن به رنگ زرد تولید می‌کند. البته توجه داشته باشید که این آزمایش جالب در شیمی به صورت انفجاری رخ می‌دهد و به هنگام انجام آن باید مسائل ایمنی را رعایت کنید. به همین شکل، رنگ محلول حاصل در اثر سوختن پتاسیم و لیتیوم به ترتیب، به رنگ بنفش و قرمز خواهد بود. سزیم نیز به طور کاملا انفجاری واکنش می‌دهد. سعی کنید آزمایش‌ها را به ترتیب از بالا به پایین در جدول تناوبی برای گروه فلزات قلیایی انجام دهید.
۴. واکنش ترمیت
«واکنش ترمیت» (Thermite Reaction) در حقیقت مشابه واکنش زنگ آهنی است که با سرعت بسیار زیادی روی دهد. اگر شرایط مهیا باشد، هر فلزی می‌تواند در واکنش ترمیت شرکت کند اما به طور معمول، در این واکنش، اکسید آهن با آلومینیوم طبق تصویر زیر وارد واکنش می‌شود و حرارت و نور تولید خواهد شد.
برای اینکه تصویر بهتری از این واکنش داشته باشید، بهتر است که این مخلوط را داخل ظرفی از یخ خشک قرار دهید و به انجام آزمایش بپردازید.
۵. رنگ‌آمیزی شعله
زمانی که یون‌ها در اثر اعمال شعله، حرارت ببینند، الکترون‌هایشان برانگیخته می‌شوند و به هنگام بازگشت از حالت برانگیخته، به سطوح انرژی پایین‌تر می‌رسند. در اثر این اتفاق، فوتون آزاد خواهد شد. انرژی یک فوتون، از مشخصه‌های یک ماده شیمیایی به شمار می‌آید و با رنگ مشخصی در شعله، قابل مشاهده است. در شیمی تحلیلی، این روش، اساس «آزمون شعله» (Flame Test) محسوب می‌شود. علاوه بر این، با انجام این آزمایش جالب در شیمی می‌توان به رنگ شعله حاصل از سوختن مواد مختلف دست پیدا کرد.
۶. تیله‌های پلیمری بسازید
برای ساخت تیله‌های پلیمری به مواد زیر نیاز دارید:
- بوراکس: این ماده را به راحتی می‌توانید از خشکشویی‌ها یا فروشگاه‌های اینترنتی تهیه کنید.
- نشاسته ذرت
- چسب چوب
- آب گرم
- رنگ خوراکی
- پیمانه
- قاشق جهت هم‌زدن
- دو فنجان کوچک پلاستیکی
- ماژیک
- خط‌کش
- کیسه‌های پلاستیکی
برای ساختن تیله‌های پلیمری، مراحل زیر را به ترتیب انجام می‌دهیم:
روی یکی از فنجان‌ها عبارت «محلول بوراکس» و روی دیگری، عبارت «تیله» را یادداشت کنید. دو قاشق غذاخوری آب گرم را با نصف قاشق چایخوری پودر بوراکس مخلوط کنید. این مخلوط را در فنجان محلول بوراکس، تا حل شدن پودر، هم بزنید. در صورت تمایل می‌توانید رنگ‌های خوراکی نیز به آن اضافه کنید.
یک قاشق غذاخوری از چسب چوب را به فنجانِ تیله اضافه کنید و نصف قاشق چایخوری از محلول بوراکس را به همراه یک قاشق غذاخوری نشاسته ذرت به فنجان اضافه کنید. ابتدا در حدود ۱۰ تا ۱۵ ثانیه به مواد فرصت دهید تا با یکدیگر برهم‌کنش انجام دهند و سپس این مواد را به طور کامل هم بزنید تا این ترکیب، سفت شود. سپس، ماده را از داخل فنجان بیرون آورید و با دست، شروع به ساختن گلوله‌های پلیمری کنید. لازم به ذکر است که مواد ساخته شده، خوراکی نیستند.
۷. یخِ داغ بسازید
در هفتمین مورد از آزمایش جالب در شیمی به ساختن یخ داغ می‌پردازیم. سدیم استات که با نام «یخِ داغ» (Hot Ice) شناخته می‌شود، ماده شیمیایی فوق‌العاده‌ای است که آن را از سرکه و جوش شیرین بدست می‌آورند. محلول سدیم استات را می‌توان تا کمتر از نقطه ذوب آن سرد کرد و در این مرحله، مایع شروع به تبلور می‌کند. این فرآیند به صورت گرماده اتفاق می‌افتد و نتیجه آن، تشکیل قالب‌هایی به شکل یخ، اما با دمای بالا خواهد بود. منجمد شدن این محلول به سرعت روی می‌دهد به گونه‌ای که می‌توانید با سرریز کردن محلول، مجسمه‌های مختلفی بسازید.
مواد لازم برای ساخت یخ داغ
برای ساخت یخ داغ و انجام این آزمایش جالب در شیمی به ابزار خاصی نیاز نداریم. تنها کافی است تا موارد زیر را تهیه کنیم:
- ۴ قاشق غذاخوری جوش شیرین
- ۱ لیتر سرکه
طرز تهیه سدیم استات
در یک ظرف یا بِشر بزرگ، جوش شیرین را به سرکه اضافه کنید. این کار را به مرور زمان انجام دهید و در این میان، مخلوط را هم بزنید. جوش شیرین و سرکه در اثر واکنش، سدیم استات و گاز دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند. اگر سرکه و جوش شیرین را به آرامی یه یکدیگر اضافه نکنید، ماده حاصل از واکنش، به صورت یک آتشفشان از ظرف بیرون می‌ریزد.
با انجام مرحله بالا، سدیم استات را تولید کرده‌اید اما این محلول، بسیار رقیق است و برای آزمایش جالب در شیمی که در نظر گرفته‌ایم مناسب نیست. بنابراین، نیاز داریم تا در صورت امکان، آب را از محلول خارج کنیم. بدین منظور، محلول را بجوشانید تا غلظت آن بیشتر شود. این کار را تا زمانی ادامه دهید تا بلورهای کوچکی به صورت یک فیلم نازک در سطح، بوجود بیایند. تحت حرارت ملایم، این فرآیند در حدود یک ساعت به طول می‌انجامد. در صورتی که از حرارتِ کمتر استفاده کنید، مایعی بی‌رنگ خواهید داشت اما با حرارت زیاد، مایعی به رنگ زرد یا قهوه‌ای تشکیل خواهد شد.
زمانی که شعله را خاموش کردید، برای جلوگیری از تبخیر بیشتر، به سرعت روی ظرف را بپوشانید. بهترین کار این است که محلول را در ظرفی جداگانه بریزید. اگر دانه‌های بلوری در ظرف داشتید، مقدار بسیار کمی آب به آن اضافه کنید تا دانه‌ها حل شوند. در نهایت، ظرف را در یخچال قرار دهید تا دمای آن پایین بیایید.
آزمایشات