Den glow stick reaksjon | Utstilling kjemi | RSC Utdanning

Se video og laste ned tekniker notater fra undervisning i Kjemi-webområde: rsc.li/2IoVGZG

chemiluminescence av luminol er en fascinerende måte å vise at energi endringer i reaksjoner ikke alltid innebære utgivelsen eller absorpsjon av varme. Men mens glow er vakre og imponerende, det kan være kort og elevene spør ofte hvordan andre farger er laget.,

Luminol er blå farge kan endres til mer av en yellowy grønt ved maskering med fluorescein, men kommersielle glød pinner innebære generasjon av mellomprodukter som ikke i seg selv gi av synlig lys, men heller pass energi til å fargestoffer eller ‘sensitisers’. Disse reaksjonene også egner seg til diskusjoner eller undersøkelser av kinetikk.

Imidlertid glow stick reaksjoner ofte involverer dyrt fargestoffer og bruk av løsemidler, enten det er lite sannsynlig å bli funnet i en typisk skole store (diethyl phthalate), eller er uegnet for bruk i skolen (dichloromethane)., I denne kolonnen, jeg skal fokusere på en glow stick reaksjon som representerer en verdi, enkelhet og sikkerhet.1

Imidlertid glow stick reaksjoner ofte involverer dyrt fargestoffer og bruk av løsemidler, enten det er lite sannsynlig å bli funnet i en typisk skole store (diethyl phthalate), eller er uegnet for bruk i skolen (dichloromethane). I denne kolonnen, jeg skal fokusere på en glow stick reaksjon som representerer en verdi, enkelhet og sikkerhet.

Last ned technican notater (MS Word eller pdf) til denne demonstrasjonen.,

Utarbeidelse av kjemiluminescens sammensatte, bis(2,4,6-trichlorophenyl) oxalate (TCPO)

Det finnes en rekke diphenylester forbindelser som kan produsere de ønskede resultater. TCPO er valgt for sin gode stabilitet når syntetisert, samt lysstyrke og varighet av gløden produsert. Forbindelsen er uoverkommelig dyrt å kjøpe, men kan være ganske enkelt syntetisert av en lærer eller tekniker i forkant av tid – dette kan også utføres av pålitelig sjette-formers under tett oppsyn i en science club.,

syre klor reagerer langt raskere enn karboksylsyre tilsvarende, og fjerning av den utviklet seg hydrogenklorid av grunnleggende triethylamine bidrar til å drive reaksjonen videre til ferdigstillelse med forventet avkastning på rundt 65%.2

Syntese av TCPO, ved hjelp av 2,4,6-trichlorophenol og oxalyl klorid

Kit

4.7 g 2,4,6-trichlorophenol (TCP) (irriterende, skadelig ved svelging farlig for miljøet, mistenkt kreftfremkallende)
40 cm3 aceton (brannfarlig, irriterende)
3.5 cm3 triethylamine (brannfarlig, helseskadelig ved svelging, giftig ved hudkontakt)
1.,5 cm3 oxalyl klorid (etsende, irriterende for luftveiene, kontakt med vann utgivelser brennbare gasser)
100 cm3 runde bunner kolbe
Tørking av rør
Store begerglasset og ca 200 g is for en is badekar
Sug filtrering apparater
magnetrører og tilhenger

Forberedelse

Arbeide i et avtrekk skap. Bruk hansker og sprutsikker briller. Plasser en begeret til å fungere som et isbad på en magnetrører og klemme en 100 cm3 runde bunner kolbe i det. Legg til 4.7 g av TCP etterfulgt av 40 cm3 aceton. Begynner å røre i blandingen og legg til 3.,5 cm3 av triethylamine. Kule blandingen ved å legge til is og vann til begerglasset. Sakte legge 1.5 cm3 av oxalyl klorid med tid til kjøling på hver tillegg. Plasser én dråpe av triethylamine, sted tørking rør på flaske og la omrøring i 20 minutter. Produktet vil avsettes ut og kan filtreres, air-tørket under inntaks-og vil forbli stabil i en prøve-ampullen for flere måneder.,

Kilde: © Declan Fleming

Demonstrere glow stick reaksjon

kjemisk luminescente reaksjon er initiert av oksidasjon av oxalate ester i nærvær av hydrogen peroxide og catalysed av en base som natrium acetat. Den første oksidasjon produktet er 1,2-dioxetanedione, som raskt brytes ned til elektronisk spent karbondioksid. Alene dette vil ikke effektivt chemiluminesce men et fluorescerende fargestoff kan fange opp energi fra CO2 på en effektiv og slipper dette i form av synlig lys.,3

The glow stick reaksjon: oksidasjon produktet 1,2-dioxetanedione raskt brytes ned til skjema spent CO2 – et fluorescerende fargestoff som kan fange opp denne energien, og slipp den i form av synlig lys

Kit

Glass 20 cm3 eksempel skål med lokk
5 cm3 etylacetat (brannfarlig, irriterende)
5 cm3 etanol (brannfarlig, helseskadelig ved svelging.)
2 cm3 10 vol hydrogen peroxide i etanol (brannfarlig)
0.1 g TCPO (irriterende)
0.05 g natrium acetat
0.,05 g rhodamine B (farlig ved svelging, forårsaker alvorlige øyeskader, farlig for vannmiljøet)
Spatulas og parkett splinter / microspatulas

klassen

For best effekt arbeide i et mørkt rom. Bruk vernebriller og hansker. Overføre ca ½ en slikkepott av TCPO for eksempel ampulle (ca 0.1 g) og spissen av en splint / microspautula av de to andre faste stoffer (ca 0.05 g). Legg til i etylacetat og etanol rist med lokket på å oppløse fargestoff og suspendere base., Til slutt legger hydrogen peroxide og rist blandingen i en gang til for å starte reaksjon. Den røde gløden vil vedvare i flere minutter.

læringsmål

Tallrike kinetisk virkninger kan være vist her. For det første, det er mulig å vise den katalytisk oppførsel base. Gjenta demonstrasjonen uten denne reagensen vil forlate liten eller ingen synlig glød, men på tilsetning av base, gløden i gang – ved nærmere undersøkelser gløden kan bli sett på som den mest dramatiske rundt suspendert base powder partikler., Videre forskning som viser effekten av å øke hydrogen peroxide konsentrasjon er svært enkel.

Andre (potensielt mer kostbare) fargestoffer er tilgjengelig for å generere en annen og lysere farger – rhodamine B har blitt valgt for sin relativt lav pris, men rubrene gir en betydelig sterkere og mer langvarige oransje glød. 9,10-diphenylanthracene også gir et lysere blå glød. Klorofyll hentet fra spinat blader genererer en rød glød som kan bli diskutert i sammenheng med sine grønne farge under synlig lys.,

Temperatur-effekt på frekvensen av reaksjonen kan enkelt demonstreres ved å dyppe den lokk eksempel ampulle i et isbad og tilbake i varmt vann – gløden vil avta og gå tilbake i henhold til dette.

Disposisjon

blandingen kan være til venstre for å fordampe i en begerglasset på baksiden av en røyk skap til å forlate en krystallinsk rester av 2,4,6-trichlorophenol og fargestoff. Mesteparten av solid materiale kan bli skrapet opp i en beholder for oppsamling av et registrert avfall leverandøren og eventuelle gjenværende materiale kan bli utvannet og helles ned en illeluktende vann avløp.