Życie w błękicie

Doświadczenie 1

W komputerze uruchom wyszukiwarkę plików graficznych i znajdź widmo światła widzialnego (w postaci tęczowego paska) na czarnym tle. Do plastikowego przezroczystego pudełka po drażetkach miętowych (w formie prostopadłościanu) wlej klarowny wodny roztwór zabarwiony niebieskim barwnikiem spożywczym. Można też użyć klarownego roztworu octanu miedzi (zmieszaj pół na pół ocet z wodą utlenioną i na dobę wrzuć do roztworu miedzianą mufę) lub klarownego napoju o niebieskiej barwie. Popatrz na widmo na ekranie przez płaskie ścianki dłuższej, ewentualnie węższej krawędzi pudełka i zmieniaj jasność ekranu.

Wyjaśnienie: Światło białe to mieszanina wielu barwnych składowych. W zakresie widzialnym długość fal świetlnych ma 400–700 nm. Pigmenty pochłaniają jedne długości, a odbijają lub przepuszczają inne – i tylko te docierają do naszych oczu, tworząc wrażenie danej barwy. Pigmenty niebieskie odbijają światło niebieskie (400–500 nm), czasem także zielone i żółte (kolor zielononiebieski), natomiast pochłaniają pomarańczowe i czerwone. Gdy spojrzysz przez pudełko na rysunek widma światła na monitorze, barwy „znikają” i zlewają się z czarnym tłem. Ważna jest tu odpowiednia intensywność światła ekranu – zbyt jasny monitor emituje więcej światła, niż może odfiltrować pula rozpuszczonego barwnika. Doskonale widać to podczas porównania obserwacji przez węższą lub szerszą stronę pudełka – dłuższa droga światła oznacza więcej szans na spotkanie z pochłaniającą daną barwę cząsteczką pigmentu. Do barwienia żywności na niebiesko najczęściej służą błękit brylantowy, indygokarmin lub fikocyjanobilina.

Doświadczenie 2

Używaj rękawiczek i okularów ochronnych! Do pojemnika na mocz wrzuć skrawek dżinsu (10×10 cm) w intensywnie niebieskim kolorze. Zalej 60 ml wody tak, by zakryła materiał. Dodaj 2 łyżeczki glukozy spożywczej i niewielkimi porcjami łyżeczkę sody kaustycznej do udrożniania rur (bez aktywatora). Roztwór bardzo się rozgrzewa – uważaj, by ciecz się nie zagotowała i nie zaczęła kipieć! Odstaw na dobę (z lekko niedokręconą pokrywką). Przelej do osobnego naczynia i zanurz na minutę w płynie kartkę, a potem ją wysusz i opcjonalnie przepłucz w wodzie lub wodzie utlenionej.

Wyjaśnienie: Indygo należy do tzw. barwników kadziowych – nie rozpuszcza się w wodzie i aby nim zabarwić tkaninę, trzeba go wpierw zredukować, np. metodą glukozową, wynalezioną ok. 1880 r. W warunkach ograniczonego dostępu tlenu i w obecności reduktora indygo rozpada się na dwie cząsteczki żółtawego indoksylu. Można nawet zauważyć, że niektóre fragmenty materiału dżinsowego odbarwiają się całkowicie. W środowisku zasadowym z cukru powstaje również karmel alkaliczny, nadający roztworowi nawet brązową barwę. Kontakt z tlenem utlenia indoksyl ponownie do indyga, które przywiera do kartki. Czasem barwa nie jest dobrze widoczna ze względu na karmel, który jednak daje się łatwo odpłukać wodą lub odbarwić wodą utlenioną – indygo natomiast pozostaje. Wiele roślin i bakterii produkuje prekursory indoksylu. Pochodną indyga jest także barwnik purpura tyryjska, którego prekursory otrzymywano ze ślimaków z rodzaju Murex.

Doświadczenie 3

Roztwór octanu miedzi pozostaw do całkowitego wyschnięcia. W pojemniku na mocz zmieszaj 40 ml wody i 40 ml szkła wodnego (do kupienia przez internet). Wrzuć otrzymane kryształki octanu miedzi.

Wyjaśnienie: Szkło wodne to wodny roztwór soli kwasu krzemowego. Reagują z nimi jony miedzi i wytrąca się niebieskawy krzemian miedzi, materiał półprzepuszczalny, niestanowiący przeszkody dla wody, ale dla krzemianów i octanu miedzi już tak. Napływająca w pobliże kryształu woda rozpuszcza go, błona krzemianu miedzi pęcznieje, a nawet pęka, co pozwala zetknąć się krzemianom i Cu²⁺ – cykl reakcji powtarza się, powodując wzrastanie „chemicznego ogrodu”. Warto jednak zwrócić uwagę na wyraźne niebieskawe zabarwienie pojawiające się na „roślinach” – podobne związki otrzymywali starożytni, produkując fajans egipski.

Doświadczenie 4

W ciemnym pokoju latarką emitującą białe światło poświeć na płytę CD i zaobserwuj, jakiej barwy są odbijane przez nią refleksy.

Wyjaśnienie: W przyrodzie nie wszystkie niebieskie obiekty zawierają barwnik. Tak jest u większości niebieskich ptaków czy motyli (np. Morpho). Ich kolor wynika z interferencji światła na drobnych włókienkach piór lub łuskach skrzydeł, które odpowiednio wygaszają inne barwy, a wzmacniają błękit. Podobną rolę odgrywają rowki na płycie CD, pozwalające na tworzenie spektakularnych refleksów, także w kolorze niebieskim.

Doświadczenie 5

Butelkę o poj. 1,5 l napełnij wodą i dodaj 1 łyżeczkę mleka. Zakręć i wymieszaj. Usuń etykietę. W ciemnym pokoju przystaw białą latarkę (może być z telefonu) do dna butelki. Opcjonalnie zamiast białego światła wykorzystaj latarki LED emitujące niebieskie światło.

Wyjaśnienie: Mleko jest zawiesiną drobnych cząstek (np. kazeina połączona w micele), zwykle o średnicy 100–200 nm, rozpraszających światło. Dla światła stanowią one przeszkodę i są przez nie wybijane z pierwotnego toru. Im krótsza fala, tym silniejsze rozpraszanie – niebieskie światło będzie więc bardziej rozpraszane niż żółte i czerwone. Bezpośrednio przy latarce widać w mleku błękitną poświatę. Im dalej od źródła światła, tym zabarwienie mleka będzie sprawiało wrażenie bardziej żółtawego. Wykorzystując latarkę z niebieskimi LED- ami, zobaczysz, że niebieskie światło może nie pokonać pełnej długości butelki. Takie zjawisko (rozpraszanie Rayleigha) odpowiada za błękit nieba.

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.

***

Zestaw przyrządów i materiałów

płyta CD, butelka wody mineralnej, mleko, szkło wodne, woda utleniona, ocet, soda kaustyczna do rur, 4 pojemniki na mocz, pudełko po drażetkach miętowych, niebieski napój, barwnik spożywczy

Niewliczone w cenę: latarka, latarka z niebieskimi LED-ami, skrawek dżinsu, łyżeczka, komputer

Czas przygotowania: 26 godz.

Koszt: 53 zł

***