L’esperimento della bottiglia blu rappresenta una reazione chimica di tipo orologio, apprezzata per la sua attrattiva visiva e la sua semplicità. Questo esperimento è frequentemente impiegato sia in ambito accademico che in attività pratiche di laboratorio. La sua pubblicazione risale al 1963 e fu introdotto da Campbell nel Journal of Chemical Education.
Descrizione della reazione dell’orologio
La reazione dell’orologio si verifica quando si osserva un cambiamento ciclico di colore, il quale può essere attribuito a reazioni di ossidoriduzione o a variazioni nella concentrazione di particolari componenti. Per eseguire l’esperimento della bottiglia blu, si prepara una soluzione acquosa con destrosio, idrossido di potassio e blu di metilene all’interno di una bottiglia chiusa contenente un po’ d’aria. In alternativa, è possibile utilizzare glucosio e idrossido di sodio per ottenere lo stesso effetto.
Nella bottiglia, le reazioni tra il destrosio e il blu di metilene, in presenza di una base, portano all’ossidazione della molecola zuccherina, inducendo la trasformazione del gruppo funzionale aldeidico o emiacetalico in un derivato dell’acido carbossilico.
Ruolo del blu di metilene
Il blu di metilene, noto anche come metiltioninio cloruro, è un composito aromatico sintetizzato la prima volta nel 1876 dall’azienda tedesca BASF. È un importante colorante che assorbe la luce visibile in un intervallo compreso tra 530 e 700 nm, con un picco massimo di assorbimento a circa 660 nm. Utilizzato come indicatore redox, il blu di metilene produce una soluzione blu in acqua, convertendosi in una forma incolore in ambiente riducente.
Il blu di metilene agisce anche come indicatore acido-base, cambiando il suo colore in base all’acidità o all’alcalinità della soluzione. In condizioni di pH inferiore a 7, può diventare incolore.
Quando nella soluzione alcalina vengono aggiunti zucchero e blu di metilene, inizialmente il colore blu è evidente, ma con il tempo diventa incolore. Il blu riappare quando si agita la bottiglia, dando origine a un ciclo di colorazioni che si alternano. La prima reazione coinvolge l’ossidazione del gruppo aldeidico dello zucchero, mentre la seconda comprende la trasformazione del blu di metilene da incolore a blu in presenza di ossigeno.
Metodica e variazioni dell’esperimento
Per preparare l’esperimento, si aggiungono 8 g di idrossido di potassio a 300 mL di acqua in una beuta da 500 mL. Dopo aver mescolato, si uniscono 10 g di destrosio e alcune gocce di blu di metilene. Infine, si riporta il volume a 500 mL con acqua e si copre la beuta. Durante l’attesa, la soluzione diviene incolore. Agitando, il blu riappare, ripetendo questo fenomeno per un intervallo di 10-15 minuti, con la possibilità di studiare le velocità di reazione.
Nel corso degli anni, l’esperimento ha visto molteplici modifiche, consentendo l’impiego di alternative al blu di metilene, come la resazurina, che può variare il colore in funzione dell’ambiente ossidato o ridotto. Sono state sviluppate anche varianti ecologiche su base di acido ascorbico, e un altro indicatore alternativo è il carminio di indaco, il quale diventa giallo durante il processo di riduzione.
Per realizzare la variazione dell’esperimento con il carminio di indaco, si creano due soluzioni: una contenente glucosio e l’altra idrossido di sodio. Mescolando le soluzioni e versando da un’altezza adeguata per aumentare la dissoluzione dell’ossigeno, si osserverà un cambiamento di colore che segue un ciclo da blu a verde, fino a rosso/giallo dorato.
