Kjemiforsøk med utradisjonelt utstyr

Transkript

1 Kjemiforsøk med utradisjonelt utstyr Trondheim, Bergen og Oslo juni 2008 Brit Skaugrud

2 Enkelt utstyr enkle aktiviteter Fokus på kjemien Mer tid til diskusjon (eller flere aktiviteter) Moderne laboratorieutstyr Minimalt forbruk av kjemikalier Kan gjøres uavhengig av spesialrom Krever liten lagerplass Les mer om utstyret: på fagnettstedet for Kjemien stemmer Forhandlerliste (Det er en stund siden listen ble oppdatert. Vær oppmerksom på at priser og artikkelnummere kan være endret.):

3 Utstyr til dagens aktiviteter Plastunderlag Fem poser Buffer Fellingstitrering Korrosjon Næringsstoffer Elektrolyse Vi gjør aktivitetene i kor! Pose med saks, tørkepapir, vannflaske og dråpeteller Briller Jerntråd (til Korrosjon ) Bris i isoporbeger (til Fellingstitrering )

4 Kildesortering Lag en lokal miljøstasjon Rest-avfall (store pose) Plast-avfall Farlig avfall: KCrO 4 Gjenbruk: saks briller vannflaske med kork batteri (i plastpose) jernbit Plastunderlag Fyrtikkesker Returpunkter ved utgangen

5 5 aktiviteter 5 kompetansemål Buffere - Kapittel 2 Mål for opplæringen er at du skal kunne forklare hvordan buffere virker, og beregne ph og kapasitet i buffere Fellingstitrering Kapittel 4 Mål for opplæringen er at du skal kunne planlegge og gjennomføre enkle vannanalyser og vurdere analyseresultatene i forhold til vannets bruksområde Næringsmidler Kapittel 7 Mål for opplæringen er at du skal kunne gjøre rede for struktur og egenskaper til aminosyrer, proteiner, lipider og karbohydrater Korrosjon Kapittel 9 Mål for opplæringen er at du skal kunne gjøre forsøk med korrosjon og forklare hvordan korrosjon kan hindres Elektrolyse Kapittel 9 Mål for opplæringen er at du skal kunne gjøre forsøk med elektrokjemiske celler og gjøre rede for spontane og ikkespontane redoksreaksjoner

6 2.1 Buffere Mål for opplæringen er at du skal kunne forklare hvordan buffere virker, og beregne ph og kapasitet i buffere Problemstilling Hvordan påvirkes ph i en bufferløsning når løsningen fortynnes? Hva er bufferkapasiteten for denne bufferen? Fremgangsmåte og observasjoner 1) Åpne posen, ta ut og sjekk innholdet

7 Buffere Dette forholdet endres ikke ved fortynning, ph endres ikke. Bufferkapasiteten beregnes ut fra den korteste veien ut av bufferområdet Stoffmengden tilsatt sterk base regnes om, bufferkapasiteten er antall mol/liter Figur side 34

8 Buffere 2) Bruk 10 ml sprøyte og mål opp buffer i 1 beger og lag en fortynnet buffer (1:10) i 1 annet beger 10 ml buffer 9 ml vann 1 ml buffer 10 ml buffer 9 ml vann 1 ml buffer Denne delen av øvelsen ble gjennomført bare i Trondheim og Bergen

9 Buffere 3) Sammenlign ph i bufferen (ph = 4) og fortynnet buffer 4) Tilsett 2 dråper fenolftalein i to begre (buffer og fortynnet buffer) 5) Tøm luten i et tomt beger, bruk 1 ml sprøyte og titrer begge løsninger med lut til fargeomslag til svakt rosa, den fortynnede først 10 ml buffer 9 ml vann 1 ml buffer Denne delen av øvelsen ble gjennomført bare i Trondheim og Bergen 6) Tilsett 2 dråper metylrødt 7) Titrer med saltsyre til fargeomslag fra gult til rødt 10 ml buffer 9 ml vann 1 ml buffer

10 Buffer - resultater Måling/titrering Buffer Fortynnet buffer ph 7 7 0,10 mol/l NaOH 2,3 ml 0,3 ml 0,10 mol/l HCl 2,9 ml 0,3 ml Hvordan påvirkes ph i en bufferløsning når bufferen fortynnes? ph i en bufferløsning endres ikke når bufferen fortynnes Hva er bufferkapasiteten for denne bufferen, den korteste vei til stupet :? 0,0023 L 0,1 mol/l (1000 ml/10 ml) = 0,023 mol NaOH/L buffer Bufferkapasiteten er 1/10 for den fortynnede bufferen

11 4.1 Fellingstitrering Mål for opplæringen er at du skal kunne planlegge og gjennomføre enkle vannanalyser og vurdere analyseresultatene i forhold til vannets bruksområde Problemstilling Hva er konsentrasjonen av kloridioner i mineralvannet Bris? Hvor mye må vi fortynne mineralvannet Farris for å få Bris? Fremgangsmåte og observasjoner 1) Åpne posen, ta ut og sjekk innholdet 2) Husk mineralvann Bris i isoporbeger

12 Fellingstitrering - fremgangsmåte 3) Overfør nøyaktig 1,5 ml Bris til et beger, 30 ml. 4) Tilsett 2 dråper kaliumkromatløsning 5) Lag et lite kryss-kutt midt i lokket og sett det på begeret 6) Fyll den andre sprøyten med nøyaktig 1,0 ml sølvnitratløsing. IKKE SØL!. 7) Sett sprøyten ned i hakket i lokket på boksen og titrer til fargeomslag (rødoransje).

13 Fellingstitrering - resultater Mineralvann Titrervolum Konsentrasjonen av kloridioner (mg/l) Bris 2,0 ml (evt. 1,5mL) 1,1 ml 390 Farris 590 Hva er konsentrasjonen av kloridioner i mineralvannet Bris? Konsentrasjonen av kloridioner i Bris er 390 mg/l Hvor mye må vi fortynne mineralvannet Farris for å få Bris? Farris inneholder 590 mg/l Farrisvannet må fortynnes ca. 2:3 for å lage vannet til Bris

14 9.1 Korrosjon Mål for opplæringen er at du skal kunne gjøre forsøk med elektrokjemiske celler og gjøre rede for spontane og ikke-spontane redoksreaksjoner gjøre forsøk med korrosjon og forklare hvordan korrosjon kan hindres Problemstilling Hvordan kan vi påvise korrosjon av jern? Hvilke faktorer påvirker korrosjonen? Fremgangsmåte og observasjoner 1) Åpne posen, ta ut og sjekk innholdet 2) Husk 1 jerntråd ekstra

15 Korrosjon - påvisning Figur side 215 Fenolftalein er rød i basisk løsning Reduksjon Figur side 70 Oksidasjon Standard reduksjonspotensialer, Figur side 194 Rustindikator Løs 0,25 g K 3 Fe(CN) 6 og 4 g NaCl i 100 ml kranvann og tilsettes 2 ml fenolftaleinløsning)

16 Korrosjon - hvorfor Standard reduksjonspotensialer, Figur side 194 Reduksjon Oksidasjon Figur side 219 Sink har lavere reduksjonspotensiale enn jern, det vil si at sink oksideres lettere enn jern (større potensialforskjell) Figur side 217 Kobbermetallet gjør at elektronene lettere overføres til oksygengassen i vannet. Jo større overflaten er, desto raskere skjer korrosjonen.

17 Korrosjon resultater og spørsmål 1) 2) Zn Fe Fe Cu Fe Cu Fe 3) Fe Zn Fe Fe Fe Cu Fe Cu 4) La alt stå helt i ro i noen minutter 5) Rist og vurder blåfargen

18 7.1 Næringsstoffer Mål for opplæringen er at du skal kunne gjøre rede for struktur og egenskaper til aminosyrer, proteiner, lipider og karbohydrater gjøre påvisningsreaksjoner på enkle organiske forbindelser Problemstilling Påvisning av protein Påvisning av reduserende sukker Påvisning av fett Fremgangsmåte og observasjoner 1) Åpne posen, ta ut og sjekk innholdet 2) Fordel innholdet til de tre forsøkene

19 Næringsstoffer Til alle påvisningene 1 morsmelkpulver 1 spatel Påvisning av protein 1 kobbersulfatløsning i dråpeteller (blå løsning) 2 natronlut i rør (2 mol/l) Påvisning av reduserende sukker 2 Fehlings væske (I+II) i rør (blå) 1 binders Påvisning av fett 1 propanol-2-ol i dråpeteller 1 tom dråpeteller med bomullspropp 2 rør 1 modelleire (kan gjemmes til neste aktivitet) (1 rør med lokk utgår) Bruk briller! Fehlings væske: Natriumhydroksid, 16 % Kaliumnatriumtartrat, 34 % 2 M NaOH: Natriumhydroksid, 8 % R-35 Sterkt etsende S-26 Får man stoffet i øynene, skyll straks grundig med store mengder vann og kontakt lege S-37/39 Bruk egnede vernehansker og briller/ansiktsskjerm

20 7.1a Påvisning av protein 1) Ta en spatelspiss med melkepulver i ett av rørene med lut. Det andre røret er blindprøve 2) Tilsett 5-10 dråper kobbersulfatløsning til begge rør. Sett i proppene og rist godt. 3) La rørene stå litt. Observer og noter!

21 7.1b Påvisning av reduserende sukker 1) Ta en spatelspiss med melkepulver opp i ett av rørene med Fehlings væske. Det andre røret er blindprøve. 2) Sett på lokket og rist. Stikk et hull i lokket på begge rør og legg dem i varmt vann, i isoporbegeret. 3) La dem ligge et par minutter. Observer og noter!

22 7.1 c Påvisning av fett Ekstrahering Tilsett omtrent halvparten av utlevert propan-2-ol til røret med melkepulver, sett på lokket og rist godt ca. et halvt minutt. (Tøm ut litt melkepulver hvis det er nødvendig, ca. 0,75 ml er OK.) Det som er igjen av propan-2-ol gjemmes til blindprøve. Ta av lokket og sett røret i modelleiren. La det stå til mye av pulveret har sunket til bunns.

23 7.1 c Påvisning av fett Filtrering 3) Klem all luft ut av den tomme dråpetelleren med bomullspropp. 4) Sug opp propan-2-ol med fett fra melkepulveret, uten å grumse for mye. 5) Snu dråpetelleren og klipp av spissen med bomullspropp.

24 Påvisning av fett 1) 2) 3) 4) Prøve med ekstrahert fett Blindprøve (ren propan-2-ol) Vann i begge rør Resultat

25 9.2 Elektrolyse Mål for opplæringen er at du skal kunne gjøre forsøk med elektrokjemiske celler og gjøre rede for spontane og ikkespontane redoksreaksjoner Problemstilling Hvordan kan vi lage nye stoffer ved hjelp av elektrisk energi, som er mer mer energirike enn utgangsstoffene? Hvordan kan vi vise at stoffene som ble dannet ved elektrolysen, vil avgi energi når de reagerer med hverandre. Fremgangsmåte og observasjoner 1) Åpne posen, ta ut og sjekk innholdet.

26 Elektrolyse Elektrolyse ikkespontan reaksjon 2H 2 O(l) 2H 2 (g) + O 2 (g) E o = 2,06 V Knallgassreaksjonen spontan reaksjon Figur side 212 O 2 (g) + 2H 2 (g) 2H 2 O(l) (E o = 1,23 V)

27 Elektrolyse 2) Tøm natriumsulfatløsning en i begeret og klipp av stilken er ca en ½ cm, se bildet. 3) Brett ut bindersene litt og stikk dem inn og ut av boblen på den avklipte dråpetelleren, slik bildet viser. Eggen, Per-Odd; Kvittingen, Lise J. Chem. Educ. 2004, 81, 1337.

28 Elektrolyse 4) Bruk dråpetelleren med tynn stilk og fyll den avklipte dråpetelleren helt full med natriumsulfatløsning. 5) Klem de to bindersene mot hver sin elektrode på batteriet, samtidig som dråpetelleren holdes over begeret, se bildet.

29 Elektrolyse 4) Elektrolysér til boblen er helt full med gass. Pass på at dråpen som sitter i stilken ikke klemmes ut. 5) Hold boblen vannrett, med to fingre, og hold en brennende fyrstikk foran åpningen. 6) Klem hardt og fort på boblen.

30 hvis kjemien stemmer. Rydd slik: Gjenbruk: briller sakser vannflasker batterier (i plastpose) jernbiter fyrtikkesker plastunderlag Plast-avfall Rest-avfall Farlig avfall (dråpetellere med K 2 CrO 4 ) Returpunkter ved utgangen