Skriva ett meddelande!

Transkript

1 Skriva ett meddelande! Demonstration av Nils-Erik Nylund vid NO-biennalen i Göteborg. Material: 1 M natriumkarbonat lösning Na 2 CO 3 (1,1 g i 10 ml destillerat H 2 O) 1 M ättiksyra CH 3 COOH, bomulls tops och filterpapper Extrakt av 2 g mald gurkmeja löst i 50 ml etanol, 2 filterpapper, 2 bomullspinnar, Riskbedömning: Natriumkarbonat och ättiksyra är frätande. Etanol är brandfarligt. Utförande: 1. Curcuminextrakt: Väg upp ca 2,0 g mald gurkmeja i en 100ml bägare och häll på 50 ml etanol.värm till strax under kokpunkten(78,5 0 C) Stäng av värmen. Täck bägaren med urglas och vänta i 30 minuter. Doppa filterpapper i den gula lösningen. Låt dessa papper torka. Malva löses i etanol och ger en röd färg. Gör på samma sätt som ovan. Låt de röda filterpapprena torka. 2. Ta bomullpinnar som du doppar i ättiksyra och natriumkarbonat lösning. Skriv olika meddelande. Skriv förslagsvis ordet NaCO 3 med karbonatlösning och skriv ordet syra med ättiksyralösningen. Resultat: Gurkmeja: neutralt ger gult, natriumkarbonat rött samt ättiksyra ger gul färg. Malva : neutralt röd färg, surt röd färg och basiskt grön färg.

2 KAN VERKLIGEN MAGNESIUM BILDA VÄTGAS MED ETT SALT? Demonstration : Material : En bägare på 100 ml, natriumvätesulfat(nahso 4 ) och magnesiumband. Utförande : Fyll en bägaren med 20 ml kranvatten och lägg i en ½ sked natriumvätesulfat. Rör om så saltet löser sig väl. ( Alternativt i provrör för testa vätgas). Lägg ner ett 2-3 cm långt magnesiumband i lösningen. Eventuellt kan man sätta till 4-5 droppar BTB för att se lösningen verkligen är sur (gul). Vad händer med magnesiummetallen? Varför? Till läraren : Natriumvätesulfat löses i vatten och en vätejon avges och protolyserar med vatten och bildar en oxoniumjon. Oxoniumjonen reagera med metallen magnesium. Magnesium oxideras och blir en magnsiumjon. Vätejonen reduceras till vätgas.. NaHSO 4 + H 2 O NaSO H 3 O + Mg + 2 H 3 O + Mg H 2 O + H 2 (g) Underlag för riskbedömning : Natriumvätesulfat NaHSO 4 Frätande P24 2, P243, P260, P264, P280, P (ej kräkning), P405 Magnesium Brännbart, Fara, H250, H260 och P210, P222, P223, P , P280

3 Konsten att tillverka gröntvatten ( ph 7) Demonstration: För laborationer och demonstrationer vill man ibland visa vad som är ett neutralt vatten är. Det är inte helt lätt att beställa eller att köpa vatten som är neutralt. Här kommer tips på hur man göra det relativt enkelt. Det gröna vattnet kan användas för att undersöka salters syra och basegenskaper. Material : Bägare 250 cm 3, sugrör och BTB-lösning Riskbedömning : Kan anses var tämligen riskfri Utförande : Fyll en bägaren till cirka hälften med kranvatten. Droppa i BTBlösning till att du får en tydlig blå lösning. Tag sugröret och blås ner utandningsluft i vattnet. Blås till du få ett tydligt grönt om slag dvs ph är lika med 7,0. Om du får lite gul färg justera med mer kranvatten. Till läraren: Kran vatten innehåller alltid lite överskott av kalciumhydroxid så att ph ligger kring 8. Detta föra undvika korrosion av vattenledning som är gjorda av metall. Om kranvattnet är lite surt dvs gult med BTB kan man sätta till ytterst lite natriumvätekarbonat för att få grönt vatten. Om man har tillgång till avjonat vatten på skolan så kan man blanda kranvatten med avjonat vatten och på så sätt tillverka grönt vatten.

4 Är alla salter verkligen neutrala? Demonstration Salter är vanligtvis neutrala då de löses i vatten. Men det finns undantag då vissa salter är sura eller basiska då de löses i vatten. Material Bägare på 250 cm 3, glasstavar, bägare 100 cm 3, sugrör. BTB, natriumvätesulfat, järn(iii)klorid, aluminiumklorid, natriumklorid, ammoniumklorid, natriumsulfat, natriumkarbonat och natriumvätekarbonat. Riskbedömning Utförande Vissa salter är frätande. Använd skyddsglasögon. En fullständig riskbedömning ges av undervisande läraren. Fyll en bägare med kranvatten. Sätt till BTB till en tydlig blå färg syns i vattnet. Blås med hjälp av sugrör ner koldioxid i bägarens vatten så att vattnet får en tydlig grön färg(neutralt). Häll upp 25 cm 3 grönt BTB vatten i ett antal 100 cm 3 bägare. En knivsudd salt sätts till varje bägare och notera färgomslag Förslag på tabell Salt formel färg reaktion slutsats natriumvätesulfat NaHSO4 natriumacetat CH 3 COONa aluminiumklorid AlCl 3 natriumklorid NaCl ammoniumklorid NH 4 Cl natriumsulfat Na 2 SO 4 natriumkarbonat Na 2 CO 3 natriumvätekarbonat NaHCO 3

5 Till läraren Underlag för riskbedömning Teori Aluminiumklorid. Frätande, Fara H314 och P260, P264, P280, P405 Järn(III)klorid. Frätande, Fara H302,H314, H332 och P260, P264, P270, P271, P280 Ammoniumklorid. Utropstecken Varning H302, H319 och P264, P270, P280 Natriumkarbonat. Utropstecken, Varning, H319 och P264, P280 Natriumvätesulfat Varning. Frätande. H318, P280, P 305, P351,P338 Natriumvätekarbonat. Ingen märkning Natriumsulfat Ingen märkning De tre första salterna och ammoniumklorid ger surt omslag. De bildar oxoniumjoner då de löses i vatten. Till salterna natriumklorid och natriumsulfat bör man använda kvaliten pro analysi för dessa salter. Salt av purumkvalite ger ej grönt färgomslag. Salterna natriumkarbonat och natriumkarbonat har en basisk reaktion då de löses i vatten. Allmänt ger starka syror svaga baser (salter) och svaga syror starka baser. Reaktionsformler för några valda salter Natriumvätesulfat HSO H 2 O SO H 3 O + sur reaktion Na Ac + H 2 O HAc (ättiksyra) + OH - + Na + svag basisk reaktion Aluminiumjon: Al(H 2 O) H 2 O Al(H 2 O) 5 (OH) 2+ + H 3 O + sur reaktion Ammoniumklorid NH H 2 O NH 3 + H 3 O + Natriumkarbonat CO H 2 O HCO OH - basisk reaktion

6 Demonstration av två färgglada redoxreaktioner Eller konsten att göra Bordeaux till Riesling eller Chablis Redoxreaktioner är centrala inom kemin. Här visar vi beskrivning för två demonstrationer, som kanske inte så ofta förekommer i skolans laborationsrutiner. Försöket startar med en mörkröd lösning av kaliumpermanganat(vii), ( rödvin ) som helt avfärgas till mangan(ii)-jon i sur lösning ( vitvin ). Syret i väteperoxid oxideras till syrgas. Försök två startar också med en mörkröd permanganat lösning som byter färg till gul färg (Chablis). Man startat med utspädd jodidlösning och den oxideras till molekylärt jod i sur lösning. Om eleverna har arbetat med redoxreaktioner tidigare kan man ge Mn-jonens olika aktuella oxidationstal och be eleverna att klura ut en balanserad reaktionsformel. Material: 0,02 M KMnO 4 (0,3160 g i 100 ml kranvatten) 3 % färsk väteperoxid H 2 O 2 och 2 cm 3 2 M svavelsyra H 2 SO 4, kaliumjodid KI 2 st höga bägare 400 cm 3 magnetomrörare och magnet för omrörning. Riskbedömning: Svavelsyra är frätande. (H-fraser: 314, P-fraser:260, 264, 280, 304, 310, 321, 363, 405, 501) Lösningar av kaliumpermanganat kan ge missfärgning i form av bruna fläckar på huden. Väteperoxid H 2 O 2 (H-fraser:319, P-fraser:264, 280, 313, 337) är frätande och oxiderande. Använd skyddsglasögon. Försök 1 Utförande: Häll upp 10 cm 3 0,02 M kaliumpermanganat lösning i en hög bägare och späd till 100 cm 3 med vatten. Sätt till 2 cm 3 2,0 M svavelsyra. Tillsätt 3 cm 3 3 % färsk väteperoxidlösning. Använd omrörning. Du får omslag till färglöst omgående.. Förklaring: Permanganatjonen med oxidationstalet + VII reduceras till mangan + II jon. Samtidigt oxideras syret i väteperoxid från I till O. Reaktionen sker i sur miljö. 2 MnO H 2 O H + 2 Mn O H 2 O Försök 2 Utförande : Häll upp 1 ml 0,02 M kaliumpermanganatlösning i en hög bägare och späd med vatten till 100 ml. Använd magnetomrörare. Surgör med 2 ml 2,0 M svavelsyra. Sätt sedan till 0,15 gram fast kaliumjodid. Den djupmörka röda färgen slår om till svagt ljusgul färg. Förklaring: Permanganatjonen med oxidationstalet +VII reduceras till mangan +II jon.. Samtidigt oxideras jodidjon I till jod med oxidationstalet 0. Reaktionerna sker i sur miljö. - 2 MnO I H + 2 Mn I H 2 O

7 Till läraren: båda reaktionerna är utmärkta för undervisning på gymnasiet, för övning av att balansera av redoxreaktioner i sur miljö. Dock bör man tala om att i väteperoxid har syre undantagsvis oxidationstalet +I. Kanske man i exemplet med jodid behöver påtala att två jodid joner bildar en jod-molekyl och den totala oxidationstalsförändringen är +2. Man kan låta eleverna stökiometriskt beräkna vilket av de ingående reagenserna som är begränsande (kallas begränsande mängd eller reagens) i försök 2. Om kaliumpermanganat-koncentrationen blir mycket högre än angivet, t.ex. det tiodubbla i försöket med jodid så måste man också öka mängden kaliumjodid, men då erhåller man en mörkbrun färg av jod som inte påminner om vin. De vattenlösliga produkter som bildas i försöken är manganjoner och jodid som kan sköljas ner i avloppet. Jod är vattenlösligt då det bildas I 3 - -joner (brun). Jodmolekylen (den är lila, vilket syns i organiskt lösningsmedel) är opolär och icke-vattenlöslig. För att ett salt ska bli vattenlösligt krävs att bindningen mellan jonerna och vattenmolekylen är starkare än bindningarna i kristallgittret. Finns det tid över kan du visa den gula till bruna färgen på en jod/vatten-lösning. Skaka lite jod med vatten i ett provrör svagt gul färg. Här finns nu lite jod i form av. I 3 - (trijodidjon). I 2 (s)+ I - (aq) I 3 - (aq) Tillsätt lite fast kaliumjodid till lösningen och visa att mer jod löser sig. Sen kan du jämföra med att sätta litet I 2 -kristaller i pentan eller något annat opolärt lösningsmedel och kolla in färgen! Ett sätt att minimera mängden av kemikalier är att utföra försöket i mindre skala. För demonstration kan man använda en dokumentkamera som är kopplad till en projektor som visar hur försöket även då de använda mängderna är små.

8 En gungande syra-bas jämvikt Demonstration: Är indikatorer återvinningsbara? Påvisa att indikatorer kan användas visuellt för jämviktsreaktioner. Teori: Indikatorn fenolftalein är färglös i sur lösning samt i neutral lösning. Vid ph över ca 8,2 växlar den från färglöst över till en stark röd färg. Reaktionen går att backa fram och tillbaka mellan röd färg till färglöst. Material: fast natriumkarbonat Na 2 CO 3, fast citronsyra och 1,0 % fenolftaleinlösning (FTF), 2 st bägare 300 cm 3 Bikarbonat och citronsyra fungerar också och finns i alla livsmedelsaffärer Risker vid experimentet: Natriumkarbonat löst i vatten kan ge ögonskador. Skyddsglasögon bör användas Utförande: Häll upp 100 cm 3 kranvatten i en 300 cm 3 bägare. Sätt till fyra droppar FTF till vattnet. Sätt till en knivsudd natriumkarbonat. Skaka bägaren så att lösningen blir rödfärgad. Sätt till en knivsudd citronsyra och vad händer med färgen? Kan du avfärga lösningen? Förklaring : Indikatorn fenolftalein är molekyl med steroidliknande struktur. Den har ett konjugerande system av dubbelbindningar. Det går förskjuta jämvikten genom sätta till en bas eller syra och driva jämvikten i önskvärd riktning. Riskbedömning: Natriumkarbonat Utropstecken, Varning, H302 och P264, P270 Citronsyra Utropstecken, Varning, H319 och P264, P280 Fenolftaleinlösning 1 % Hälsoskadligt, Varning, H351 och P201, P202, P281, P405

9 Tvål och citronsyra Teori: För att framställa tvål kokar man ett fett tillsammans med en bas, som natriumhydroxid. Då bildas natriumsalt av fettsyror. Fettsyror är jonföreningar som är vattenlösliga och bildar miceller. En fettsyra består av en hydrofob enda och en hydrofil ända. Denna egenskap göra att tvålen löser fett. Vad sker om man blandar tvål med citronsyra. Material: Vanlig tvålbit och citronsyra. Riskbedömning: Kan anses riskfri. Utförande: Tvätta händerna genom att arbeta upp ett rikligt lödder med tvål på vanligt vis. När det bildats ett rikligt lödder i händerna, tillsätter du lite citronsyra. Beskriv vad som händer, hur känns det? Försök förklara vad som sker. Till Läraren: Tvålen, består av fettsyrornas natriumsalter. När en syra tillsätts byter natrium jonen plats med en vätejon från syran. Då bildas en fettsyra. Fettsyran är inte löslig i vatten och tvålen får helt nya egenskaper. Nu känns tvålen som en fet handkräm, eller hur? Ett neutralfett är en ester mellan glycerol och tre fettsyror, dvs. tre fettsyramolekyler reagerar med glycerol. Fettsyradelen kan avge sin syraproton och en natriumjon träder in i stället.

10 Kan man blåsa bort fläckar? Demonstration: I utandningsluft finns koldioxid som är en rest av cellandning. Koldioxid kan neutralisera basiska lösningar. Om demon: Högstadiet (underhållande) och gymnasiet. Använd svag lösningar. Tid: 3 minuter Material: 50 ml bägare, vitt tygstycke, pipett, fenolftaleinlösning, natriumkarbonat och sugrör Risker vid experimentet: Fenolftalein är irriterande för hud, andningsorgan och ögon Använd skyddsglasögon och personlig skyddsutrustning. En fullständig riskbedömning ges av undervisande lärare. Utförande: 1. Lös en knivsudd natriumkarbonat i ca 10 cm 3 vatten 2. Tillsätt fenolftaleinlösning droppvis tills det att lösningen blir rosa. 3. Med en pipett droppas en droppe av lösningen på det vita tyget 4. Blås med hjälp av ett sugrör på fläcken, observera vad som händer. Resultat: Den rosa fläcken försvinner när karbonatlösningen neutraliseras av koldioxid. Teori : Saltet Na 2 CO 3 bildar hydroxidjoner då det löses med vatten. Koldixid CO 2 reagerar med vatten och bildar kolsyra H 2 CO 3. Kolsyran prolyserar med vatten och bildar oxoniumjoner H 3 O +. Hydroxidjon OH - och oxoniumjoner H 3 O + bildar vatten. Riskbedömning Fenolftaleinlösning 1 % : Hälsoskadligt, Varning, H351 och P201, P202, P281, P405 Natriumkarbonat: Utropstecken, Varning,H 319 och P264, P280

11 Varför ändras färgen? Demonstation: Byt ut prostetisk gruppen i ett protein. Om demon: Högstadiet och Gymnasiet. Mycket enkel Tid: Låt stå ca 10 minuter Klorofyll är liksom många andra, viktiga kelat är en central metalljon bunden till en som är sammansatt av kol, väte och andra kväve. Klorofyllets centraljon är magnesium och den stora organiska molekylen kallas porfyrin. R 1 H 2 C CH CH 2 CH 3 N N Mg N N CH 3 CH 3 naturprodukter ett kelat. I ett stor organisk molekyl, grundämnen som syre och O C OCH 3 O O CH O 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Klorofyll a Andra exempel på molekyler med strukturer som liknar klororfyll är hemoglobin i blodet. Den har järn som centraljon och porfyrin som organisk del. När gröna grönsaker kokas byts magnesiumjoner i klorofyll ut mot vätejoner. Den vackra gröna färgen försvinner och byts mot smutsbrunt, det är feofytin som ger den bruna färgen. Utförande: (Laborationen är hämtad från KRC:s kompendium, Kemin i maten och mer teori finns att läsa i KRC:s informationsbrev nr 32) Lägg djupfrysta ärtor i fyra provrör och tillsätt vatten i det första, ättikssprit i det andra och bikarbonatlösning i det tredje. Det fjärde får vara utan någon vätska och får fungera som referens. Häll av lösningarna efter 5 minuter och jämför färgen på ärtorna. Förklara färgförändringarna. Pröva också att lägga en ärta i en mättad kopparsulfatlösning. Notera och förklara färgförändring efter ett tag. Riskbedömningsunderlag: Ättiksprit: Frätande,, Fara, H226, H315, H319 och P210, P233, P240, P241, P242, P243, P260, P264, P280, P (ej kräkning), P405 Kopparsulfat: Utropstecken, Miljöfarligt, Varning, H302, H315, H319, H410 och P264, P270, P273, P280

12 Inledning Saltsyra och väteklorid Visa att väteklorid är en gas som flyttar på sig. Material Koncentrerad saltsyra, BTB, lite natriumhydroxid, kristallisationsskål, två glasskivor, OH-projektor Riskbedömning Saltsyra och natriumhydroxid är frätande. Använd skyddsglasögon och personlig skyddsutrustning. En fullständig riskbedömning ges av undervisande lärare. Utförande Använd en låg kristallisationsskål. 1. Fyll vatten i skålen till ca 1 cm höjd. Vattnet ska vara svagt basiskt (ca ½ 2-M NaOH). 2. Lösningen görs rejält blå med mycket BTB. 3. Koncentrerad. HCl ska vara nyupphälld från originalflaska. Fyll lilla skålen till ca hälften med konc. HCl. 4. Täck kristallisationsskålen med en glas-skiva. 3 cm Efter en kort stund syns gula sliror i det blå vattnet. glas-skiva konc. HCl vatten + BTB + bas Den täckande glasskivan immar igen p.g.a värmeutveckling vid neutralisationen. Ha dubbel uppsättning glasskivor. Byt och torka av åtskilliga gånger. En variant på detta försök är att ha två små kristallisationsskålar. I den första skålen har man koncentrerad saltsyra och i andra skålen har man en svag basisk lösning och BTB-lösning. Man lägger en stor kristallisationsskål över de två små skålarna. Övrigt Låt eleverna komma med en förklaring till demonstrationen. Om klassen gått igenom protolysreaktion, låt dem skriva en formel för protolysen.

13 Till läraren Underlag för riskbedömning Saltsyra koncentrerad. Frätande, Fara, H314, H335 och P260, P261, P264, P271, P (ej kräkning), P405 Frätande, Fara, H315, H319, H335 och P261, P264, P271, P280, P405 Teori Väteklorid gas avges till det blåa vattnet och löser sig. Det bildas HCl(aq). En proton avges från syra till vattnet. Vattnet blir surt och gulfärgas av BTB. Reaktionsformel skål 1 HCl(aq) HCl(g) i luften skål 2 HCl(g) + H 2 O HCl(aq) Protolysreaktionen HCl(aq) + H 2 O Cl - (aq) + H 3 O + (aq)

14 Är aska så basiskt då? Demonstation: Hur kunde man förr få fram baser. Historiskt experiment. Teori: Redan för ca 5000 år sedan framställde man tvättmedel bl.a. genom att laka ut kaliumkarbonat ur vedaska. Genom reaktion med ett fett kunde man framställa tvål.i askan efter en vanlig vedeld finns kaliumkarbonat. Löser man upp askan i vatten får man en alkalisk lösning, s.k. lut. Filtrerar man bort skräpet från askan, häller luten i t.ex. en järngryta eller ett keramikkärl, dvs i en potta av något slag och låter vattnet avdunsta får man en produkt, som helt naturligt döps till pottaska. Den består alltså av kaliumkarbonat. Här finns också förklaringen till det engelska namnet för kalium, nämligen potassium, eftersom Davy framställde det ur potash. Material: Aska, filterpapper, tratt, bägare, BTB, fenoftalein och indikatorpapper. Risker vid experimentet:. Baser är frätande. Stänk vid indunstningen. Använd skyddsglasögon och personlig skyddsutrustning. En riskbedömning ges av undervisande lärare. Utförande: 1. Några stora skedar vedaska och lägg i en bägare 400 cm Rör om. Filtrera bort fasta partiklar. 3. Visa, att den erhållna lösningen är starkt basisk med BTB, fenolftalein eller med indikatorpapper eller ph-meter. Bestäm ph. 4. Använd degeltång och placera porslinsskålen på ett tåligt underlag och låt svalna. Tillsätt en droppe 1 M saltsyra till porslinsskålens innehåll. Bildas det gasbildning är reagens på koldioxid. Alltså finns karbonatjoner i skålen.) 5. Slutresultat: Pottaska är detsamma som kaliumkarbonat. Karbonater sönderfaller i syra. Det bildas koldioxid. Lågfärg för kalium är lila. Riskbedömningsunderlag: Kaliumkarbonat Fenolfltalien BTB ej märkespliktigt

15 Är påsken verkligen gul? Demonstration: Att framkalla ett meddelande med påskanknytning Material : Kaliumjodidlösning 1 gram löses i 100 ml vatten. Lös 0,1gram blynitralösning i ca 2 ml vatten. Pensel,ett papper och en sprayflaska. Utförande : Detta görs innan lektionen! Skriv ett meddelande med blynitrat på ett papper. Skriv till exempel GLAD PÅSK 9A! Sätt en blyertsprick högst uppe i vänstra hörnet. Så du vet vad som är framsida och vad som är upp och ner på pappret. Låt det torka. Att använda en fön-apparat påskyndar torkprocessen. Sätt upp pappret på tavlan och spraya med kaliumjodidlösning på arket. Framträder ett gult meddelande. Teori ; Då blynitrat Pb(NO 3 ) 2 reagerar med kaliumjodid KI så bildas blyjodid som fälls ut. Reaktionsformel Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) PbI 2 (s) gul fällning Riskbedömning Blynitrat Fara, Hälso- miljöskadligt, H302, H332, H360(fosterskad.), H361f och P 201, P202, P260, P264, P270, P271, P273, P281, P405(inlåst) Kaliumjodid Utropstecken, Varning, H302 och P264, P270