เห็นมีใครต่อใครหลายรายเขาทำวิจัยเรื่องการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แสงในการกำจัดสีเมทิลีนบลู
(methylene)
ที่ละลายอยู่ในน้ำ
ในการทดลองเหล่านี้มักจะใช้การวัดการดูดกลืนสีน้ำเงินของเมทิลีนบลูเพื่อระบุปริมาณของเมทิลีนบลูที่หลงเหลืออยู่
(ถ้าสีน้ำเงินเข้มก็จะแปลว่าเหลืออยู่มาก)
ผู้ทำวิจัยเหล่านี้จำนวนไม่น้อยหลายรายมักจะอ้างว่า
(หรือทำให้คนอื่นเข้าใจว่า)
ถ้าสารละลายมีสีซีดลงก็แสดงว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทำการกำจัดเมทิลีนบลูได้ดี
แต่ถ้าถามว่าเมทิลีนบลูถูกกำจัดไปเป็นอะไรมักจะตอบไม่ได้หรือให้คำตอบที่น่าเคลือบแคลง
ซึ่งเรื่องนี้ผมเคยเขียนเอาไว้ใน
Memoir
ปีที่
๔ ฉบับที่ ๓๗๓ วันพฤหัสบดีที่
๘ ธันวาคม พ.ศ.
๒๕๕๔
เรื่อง "สีหายไม่ได้หมายความว่าสารหาย"
และในรูปที่
๒ ของ Memoir
ฉบับที่
๓๗๓
ผมได้ยกตัวอย่างปฏิกิริยาที่ทำให้สีของเมทิลีนบลูหายไปด้วยการเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลเพียงตำแหน่งเดียว
โดยในสารละลายนั้นยังคงมีสารอินทรีย์อยู่ครบเหมือนเดิมไม่ได้หายไปไหน
Memoir
ฉบับนี้ก็เลยจะขอเสนอวิธีการทำให้สีเมทิลบลูหายไป
และกลับคืนเหมือนเดิมได้
การทดลองนี้มีชื่อเรียกที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ
"Blue
bottle experiment"
(อันที่จริงถ้าเปลี่ยนเมทิลีนบลูเป็นสารอื่นก็จะได้สีอื่นด้วยนะ)
จากโครงสร้างโมเลกุลของเมทิลีนบลูที่แสดงในรูปที่
๑ นั้น ถ้าหากโมเลกุลถูกรีดิวซ์ที่ตำแหน่งอะตอม
N
ที่เชื่อมสองวงแหวนเข้าด้วยกันก็จะกลายเป็น
leucomethylene
blue ซึ่งไม่มีสี
แต่ leucomethylene
blue สามารถถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายด้วยออกซิเจนในอากาศกลับเป็นเมทิลีนบลู
(ซึ่งมีสีน้ำเงิน)
ได้ใหม่
รูปที่
๑ โมเลกุลเมทิลีนบลู (ซ้าย)
ซึ่งมีสีน้ำเงินและ
Leucomethylene
blue (ขวา)
ซึ่งไม่มีสี
ในสารละลายที่เป็นเบสนั้น
น้ำตาลพวก recucing
sugar (พวกที่มีหมู่อัลดีไฮด์)
เช่นกลูโคสสามารถถูกออกซิไดซ์กลายเป็นกรดได้
(เช่นกลูโคสกลายเป็น
gluconate
ion) เมื่อนำสารละลายน้ำตาลกลูโคสในเบส
(เช่นสารละลาย
NaOH
หรือ
KOH)
มาผสมกับสารละลายเมทิลีนบลู
น้ำตาลกลูโคสจะไปรีดิวซ์โมเลกุลเมทิลีนบลูให้กลายเป็น
leucomethylene
blue ทำให้สีน้ำเงินของสารละลายหายไปเป็นไม่มีสี
(ดังแสดงในรูปที่
๒)
ส่วนโมเลกุลน้ำตาลกลูโคสจะถูกออกซิไดซ์กลายเป็น
gluconate
ion (ดังสมการในรูปที่
๓)
รูปที่
๒ สีของสารละลาย เมทิลีนบลู
+
น้ำตาลกลูโคส
+
โซเดียมไฮดรอกไซด์
(บนซ้าย)
หลังการเขย่าให้ออกซิเจนในอากาศเข้าไปผสมจะมีสีน้ำเงิน
(บนขวา)
แต่เมื่อตั้งทิ้งไว้ให้ออกซิเจนระเหยออกมาจะกลายเป็นใส
ไม่มีสี (ล่าง)
แต่ตรงบริเวณผิวสัมผัสกับอากาศ
(ในกรอบสีเขียว)
จะเห็นเป็นสีน้ำเงินอยู่เนื่องจากเป็นจุดที่สัมผัสกับออกซิเจน
รูปที่
๓ โมเลกุลน้ำตาลกลูโคสถูกออกซิไดซ์กลายไปเป็น
gluconate
ion ในสารละลายเบส
แต่ถ้าเราทำการเขย่าหรือกวนสารละลายนั้น
อากาศที่อยู่เหนือของเหลวก็จะทำการออกซิไดซ์
leucomethylene
blue ที่เกิดขึ้นให้กลายเป็นเมทิลีนบลูใหม่
สารละลายก็จะกลับมาเป็นสีน้ำเงินดังเดิม
ปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถเกิดซ้ำไปซ้ำมาได้หลายครั้ง
(คงต้องรอจนกว่ากลูโคสจะหมด
เพราะเมื่อมันเปลี่ยนไปเป็น
gluconate
ion แล้วมันไม่กลับคืนเดิม)
ในเว็บหลายเว็บบอกว่าปฏิกิริยานี้เหมาะมากสำหรับดึงดูดความสนใจเด็กนักเรียนให้เข้ามาเรียนวิชาเคมี
เนื่องจากภาพนิ่งมันไม่แสดงการเปลี่ยนสีให้เห็น
มันแสดงแค่สารละลายมีสีต่างกัน
ก็เลยเกรงว่าจะมีการกล่าวหาว่ามันทำไม่ได้จริง
งานนี้ก็เลยของถ่ายวิดิโอแสดงการเปลี่ยนสี
คลิปที่แนบมาด้วยก็เป็นของการทดลองที่กระทำไปเมื่อวันอังคารที่ผ่านมา
งานนี้ต้องขอขอบคุณคุณหนุ่มและคุณโจจากห้องปฏิบัติการเคมีพื้นฐานที่ช่วยในการทำการทดลอง
(ให้ผมยืมเครื่องมือและน้ำตาลกลูโคส)
สารแต่ละสารใส่ในปริมาณเท่าใดนั้นผมก็ไม่ได้ชั่งมันหรอก
แค่เอา NaOH
จากกระป๋องมาสัก
4-5
เม็ด
และน้ำตาลกลูโคสอีกสัก 3-4
ช้อน
เมทิลีนบลูก็ใช้แค่ที่ติดมากับช้อนตักสารตอนที่ปักมันลงไปในขวดแค่นั้นเอง
มันก็ให้สีเข้มแล้ว
ส่วนกุญแจที่วางเอาไว้ก็เพื่อให้กล้อง
(โทรศัพท์มือถือ)
มันจับโฟกัสได้เท่านั้นเอง
เห็นไหมล่ะครับว่าเราสามารถทำให้สีสารละลายเมทิลีนบลูหายไปโดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาผลึกขนาดนาโนใด
ๆ หรือใช้แสงช่วย
ใช้เพียงแค่น้ำตาลกลูโคสกับด่าง
(เช่น
NaOH
หรือ
KOH)
ก็พอ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น
หมายเหตุ: มีเพียงสมาชิกของบล็อกนี้เท่านั้นที่สามารถแสดงความคิดเห็น