هل تعرف ما هي حرباء الكيمياء؟

 معدن الحرباء
 
بكلمات كيميائية بسيطة أقول أن حرباء الكيمياء عبارة عن تجربة كيميائية لمادة رائعة تتلون بعدة ألوان كالحرباء وذلك توضيحاً لتفاعلات التأكسد والاختزال.
دعني أصطحبك إلى المختبر لنرى هذه الحرباء عن قرب،

في البداية يجب أن تتعرف على المادة الأساسية التي نحتاجها في هذا التفاعل وهي مادة Potassium permanganate وصيغتها الكيميائية KMnO4،
مادة برمنجنات البوتاسيوم أو كما تعرف ب (معدن الحرباء) هي مادة صلبة بلورية ذات لون أرجواني، بالرغم أنها مادة غير قابلة للاشتعال بطبيعتها الكيميائية إلا أنها تنشط وتسرّع من احتراق المواد الأخرى القابلة للاحتراق فإذا تلامست مع مادة سائلة قابلة للاحتراق قد تؤدي إلى اشتعال تلقائي، فهي مادة مهمة حيث تستخدم في صناعة المطهرات والمنظفات كالشامبو والعطور بالإضافة إلى استخدامها في القضاء على الآفات الزراعية. 

إذاً بعد إحضار هذه المادة نحتاج أيضاً إلى:

 
في الخطوة الأولى يجب أن تحضّر محلولين منفصلين من هذه المواد.
المحلول الأول قم بحل مادة برمنجنات البوتاسيوم في الماء المقطر ولا تستخدم كمية كبيرة يكفي ٢ مغ من المادة؛ حتى تلاحظ التغيرات التي تحدث في اللون بشكل واضح وسيظهر المحلول في البداية باللون الأرجواني العميق.

أما المحلول الثاني فقم بحل السكر وهيدروكسيد الصوديوم مع الماء وستلاحظ إنتاج بعض الحرارة لأن هذا التفاعل بطبيعته طارد للطاقة أو الحرارة.

الآن بعد تحضيرك للمحلولين ستقوم بخلطهما معاً وسوف تستمتع بالعرض الكيميائي الملون. حيث سيتحول اللون الأرجواني لمادة برمنجنات البوتاسيوم إلى اللون الأزرق ثم إلى اللون الأخضر وهذه الألوان تتغير سريعا متتالية ثم يتغير بعدها بدقائق إلى اللون البرتقالي القريب إلى الأصفر الفاتح.

في نهاية التفاعل وبعد ترك المحلول فترة ليهدأ سوف تلاحظ ترسب مادة ثاني أكسيد المنغنيز MnO2 في قاع وعاء التفاعل بحيث يترك سائلاً واضحاً.

التفسير الكيميائي لهذا العرض

عند حدوث مثل هذه التفاعلات التي تُقدَّم كعروض لتحصل على مشاهدات عالية من الأطفال أو الشباب غير تدريسها كمادة تعليمية في المدارس أو الجامعات لإظهار خصائص المواد وطريقة التفاعلات الحاصلة بينها، فإن الأمر المؤكد أنها لا تحدث عن طريق الصدفة بل تجد خلفها تفسيراً كيميائياً دقيقاً.
لذا لأفسر ما حدث قبل قليل في التجربة لا بد أن تدرك تماماً عزيزي السائل أن التغيرات التي حدثت في اللون هي انعكاس ونتيجة لتفاعلات الأكسدة والاختزال.

والمعروف عن مادة برمنجنات البوتاسيوم أنها عامل مؤكسد؛ ففي التفاعل الذي حدث عند خلطها بالسكر المقطر أكسبها إلكترونات بينما فقد السكر الإلكترونات وهذا يعني أن السكر قد تأكسد.
 
سأوضح لك صديقي هذا التفاعل في خطوتين
الخطوة الأولى سوف أمثل ها في المعادلة التالية:

2- MnO 4 - + e - → MnO4

والتي تمثل ظهور أيون المنغنيز نتيجة التفاعل السابق باللون الأخضر؛ ففي أثناء سير التفاعل يتواجد أيون المنغنيز الأخضر مع مادة البرمنجنات ذات اللون الأرجواني الذي نتج عند خلطهم معاً محلول آخر له لون أزرق إلى أن يقل أيون المنغنيز في المحلول ليظهر ثاني أكسيد المنغنيز كما في المعادلة التالية:

-MnO4 -2 + 2H 2 O + 2e -→MnO2+ 4OH

والمدهش في ثاني أكسيد المنغنيز أنه صلب ولونه بني مائل إلى الذهبي، لكن جزيئاته صغيرة جداً فيظهر المحلول وكأنه يغير لونه كالحرباء لتستقر خارج المحلول ليبدو المشهد واضحاً للمشاهد.