Kjemiforsøk med utradisjonelt utstyr Trondheim, Bergen og Oslo 9. - 12. juni 2008
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 http://kjemienstemmer.cappelen.no I kurset: Tradisjonelle kjemiforsøk med utradisjonelt utstyr i utradisjonelle lokaler: http://kjemienstemmer.cappelen.no/binfil/download.php?did=26267
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 (Korrosjon) Bris i isoporbeger (Fellingstitrering)
Kildesortering Lag en lokal miljøstasjon Rest-avfall (store pose) Plast-avfall Farlig avfall: K 2 CrO 4 Gjenbruk: saks briller vannflaske batteri (i plastpose) jernbit plastunderlag Returpunkter ved utgangen
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
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
Buffere 2) Bruk 10 ml sprøyte og mål opp buffer i 2 begre og lag en fortynnet buffer (1:10) i 2 andre begre 10 ml buffer 9 ml vann 1 ml buffer 10 ml buffer 9 ml vann 1 ml buffer
Buffere 3) Sammenlign ph i bufferen 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 6) Tilsett 2 dråper metylrødt 7) Titrer med saltsyre til fargeomslag fra gult til rødt 10 ml buffer 9 ml vann 1 ml buffer
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 :? Bufferkapasiteten for bufferen: 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
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
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
Fellingstitrering - fremgangsmåte 3) Bruk en sprøyte (2 ml) og overfør nøyaktig 2,0 ml Bris til et beger, 30 ml. 4) Tilsett 2 dråper kaliumkromatløsning (dråpetelleren med resten av løsningen samles inn til slutt) 5) Lag et lite kryss-kutt midt i lokket, 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 8) Titrer inntil du, ved tilsetning av én dråpe, får fargeomslag og oppnår varig rødosansje farge.
Fellingstitrering - resultater Mineralvann Titrervolum Konsentrasjonen av kloridioner (mg/l) Bris 2,0 ml (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
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
Korrosjon - fremgangsmåte 3) Puss jernplaten med smergelpapiret og legg den i en plastskål. Drypp et par dråper rustindikatorløsning midt på jernplaten. Dråpen må IKKE gå helt ut til kanten. La den ligge helt i ro noen minutter. Observer og noter! 4) Puss de fire jerntrådene med smergelpapiret. 5) Tvinn en tråd rundt kobbeplaten, en rundt kobbertråden og en rundt sinktråden, den siste jerntråden skal være alene. Bøy trådene som vist på bildene. Lag dem så flate som mulig. 6) Fordel rustindkatorløsningen på de fire plastskålene og legg de fire trådene i hver sin skål. La skålene stå helt i ro i noen minutter. Observer og noter. 7) Rist de fire skålene og sorter dem etter økende blåfarge.
Korrosjon resultater og spørsmål Fe Fe Fe + Cu-tråd Fe + Zn-tråd Fe + Cu-plate Fe Fe Fe + Cu-tråd Fe + Zn-tråd Fe + Cu-plate
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)
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.
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
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
7.1a Påvisning av protein 1) Ta en spatelspiss med melkepulver i ett av rørene med lut, sett i proppen og rist godt. Det andre røret er blindprøve 2) Tilsett 5-10 dråper kobbersulfatløsning til begge rørene. Sett i propper og rist godt. 3) La rørene stå litt. Observer og noter!
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!
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. Filtrering 3) Klem all luft ut av den tomme dråpetelleren med bomullspropp. Sug opp propan-2-ol uten å grumse for mye. 4) Snu dråpetelleren og klipp av spissen med bomullspropp. Tøm løsningen, som nå skal være klar, i et rent rør.
Påvisning av fett 5) Lag blindprøven: Ren propan-2 ol i et rent rør. 6) Røret med prøven og blindprøverøret tilsettes noen dråper vann, dråpevis, til det skjer noe i prøven. 7) Observer og noter.
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.
Elektrolyse 2) Tøm natriumsulfatløsningen 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 som bildet viser. Eggen, Per-Odd; Kvittingen, Lise J. Chem. Educ. 2004, 81, 1337.
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)
Elektrolyse 4) Bruk dråpetelleren med tynn stilk og fyll den avklipte dråpetelleren helt full med natriumsulfatløsning. 5) Forbind de to bindersene med hver sin elektrode på batteriet, samtidig som dråpetelleren holde over begeret, se bildet. 6) Elektrolysér til boblen er helt full med gass. Pass på at dråpen som sitter i stilken ikke klemmes ut. 7) Hold boblen vannrett, med to fingre, og hold en brennende fyrstikk foran åpningen. 8) Klem hardt og fort på boblen.
hvis kjemien stemmer. Returpunkter ved utgangen Gjenbruk: saks briller vannflaske batteri (i plastpose) jernbit plastunderlag Plast-avfall Rest-avfall Farlig avfall: K 2 CrO 4