A mistura de produtos químicos em um grande cilindro de medição com agitação rápida é uma excelente maneira de atrair a atenção e o interesse dos alunos. As substâncias concentram-se no vórtice, são puxadas para o fundo do tubo produzindo um efeito espetacular de tornado. Mas como fazer esse tornado químico?

Tornado químico como um experimento

O efeito tornado pode ser usado para demonstrar vários conceitos químicos para crianças de 14 a 16 anos. Aqui, descrevemos algumas experiências que você pode usar para animar as lições pouco inspiradoras sobre: ​​indicadores de ácido-base; fluorescência; quimioluminescência; e reações de precipitação. O tornado químico também pode ser usado se você estiver ensinando alunos mais jovens sobre a mistura de cores primárias usando corantes alimentares de supermercado.

Como fazer um tornado luminoso?

Para criar o tornado para cada demonstração, adicione a barra de agitação a um litro de água da torneira no cilindro de medição e coloque-a em uma unidade de agitação elétrica.

Reações ácido-base

Adicione o vermelho de fenol e mexa até a cor se dispersar e formar um vórtice ao longo de todo o comprimento do cilindro. Adicione várias gotas de HCl para que a solução fique amarela brilhante e adicione NaOH gota a gota no vórtice. Quando a solução eventualmente ficar vermelha, adicione mais HCl e repita a demonstração adicionando mais NaOH (veja a foto). O ciclo pode ser repetido várias vezes.

Fluorescência

Mexa até que o vórtice se forme. Coloque uma lâmpada ultravioleta ao lado do cilindro e diminua as luzes da sala. Adicione solução de fluoresceína gota a gota ao vórtice.

Quimioluminescência

Substitua a água da torneira no cilindro de medição por um litro da solução de cobre / luminol1 e mexa até formar o vórtice. Diminua as luzes da sala (é melhor uma sala completamente escura) e adicione peróxido de hidrogênio gota a gota ao vórtice (figura 2).

Corantes alimentares

Adicione uma gota de corante azul no vórtice, seguida imediatamente por uma gota de corante amarelo. Repita com água fresca usando outras combinações de corantes alimentares.

Use óculos de proteção e luvas de borracha ao manusear soluções de ácido clorídrico, hidróxido de sódio e peróxido de hidrogênio. A lâmpada ultravioleta deve ser direcionada ao aparelho e afastada dos alunos.

Tornado luminoso

Faça seu tornado colorido caseiro como um experimento divertido! (Foto: Cheap Disability Aids)

Como fazer experiências caseiras com o tornado?

Para obter o melhor vórtice durante a agitação, o cilindro de medição deve ser centralizado no agitador e a taxa de agitação aumentada lentamente. O posicionamento de uma folha de papelão branco atrás do cilindro melhora a visibilidade em uma sala de aula grande. Para a demonstração ácido-base, outros indicadores (por exemplo, vermelho de metila, fenolftaleína, azul de bromotimol, indicador universal etc.) também podem ser usados. O melhor efeito ocorre quando o vórtice é mais escuro que a solução circundante.

O que dá para aprender com um tornado luminoso?

Esses tornados químicos oferecem uma alternativa para simplesmente misturar duas soluções em um balão ou copo. Eles são fáceis de configurar, geralmente requerem pequenas quantidades de materiais e simulam convenientemente o movimento de turbilhão de um tornado em miniatura. A adição de reagentes ao vórtice produz uma concentração local relativamente alta, que se dissipa lentamente por difusão. Isso torna a reação visível no vórtice, enquanto o restante da solução não é afetado inicialmente.

Para a demonstração ácido-base, desde que o reagente adicionado ao vórtice seja limitante, a cor inicial no vórtice desaparecerá. A demonstração pode, portanto, ser usada para ilustrar o princípio da limitação de reagentes. Isso pode ser repetido até que o reagente adicionado ao vórtice se torne o excesso de reagente e a cor não desbote.

Esta demonstração também pode ser usada para introduzir cinética (uma rápida reação ácido-base com uma constante de alta taxa) e equilíbrio (princípio de Le Chatelier e a interconversão das moléculas indicadoras protonadas e desprotonadas). Quando um indicador tem uma cor intermediária perto de seu ponto final, isso pode ser visto e a natureza reversível do sistema é demonstrada.

Além de ilustrar fluorescência e quimioluminescência, as reações de precipitação também produzem efeitos interessantes. Por exemplo, quando são adicionadas algumas gotas de solução de dimetilglioxima (DMG) a 1% em etanol a uma solução aquosa diluída de níquel, o precipitado vermelho Ni (DMG) 2 é observado no vórtice. Quando o agitador é parado, o produto insolúvel é claramente visível flutuando no cilindro. Em princípio, muitas reações ou processos que produzem efeitos visíveis e são relativamente rápidos, têm o potencial de serem demonstrados por esse método, podendo torná-lo uma parte integrante dos experimentos científicos em uma sala de aula.

Aparelhos e materiais para o tornado luminoso

Cilindro de medição de um litro

Agitador elétrico

Barra de agitação magnética de 3 cm

Lâmpada UV (luz negra)

Grande pedaço de papelão branco rígido de aproximadamente 60 cm × 90 cm.

10 a 15 gotas de indicador vermelho de metila

Solução aquosa de fluoresceína de 10 cm3

50 cm³ 1,0M HCl

50 cm³ 1,0 M NaOH

1 cm³ 30% H2O2

Corantes alimentares

Solução de cobre / luminol (preparada a partir de luminol, sulfato de cobre, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e carbonato de amônio)

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