Kopimappe Eksperimenter

Transkript

1 Kopimappe Eksperimenter Gyldendal

2 Kend Kemien 1 Kopimappe Eksperimenter 1. udgave Gyldendalske boghandel, Nordisk Forlag A/S, København og forfatterne Faglig redaktør: Henrik Parbo Forlagsredaktion: Søren Lundberg Illustrationer: 2Krogh A/S og John Fowlie Grafisk tilrettelæggelse og omslag: 2Krogh A/S Omslagsfoto: Scanpix/Corbis/Sandro Vannini ISBN: Kopiering fra denne mappe er tilladt inden for den forneden nævnte uddannelsesinstitution. Billedliste: Scanpix/Biofoto/KEH, Korrosion af jernsøm Øvrige: Anders Bach Søren Lundberg Gyldendals Billedbibliotek Foto-cd

3 Indhold Forord Sikkerhed i laboratoriet Forkulning af sukker Diiods sublimation Diiods sublimation Jern og svovl Pentan, diiod og vand Pentan, diiod og vand Fedt i chips (I) Fedt i chips (II) Salt i popcorn Cremer Chromatografi på T-shirt Flammefarver Opvarmning af svovl Iod i køkkensalt Jernvitriol, jern(ii)sulfat vand(1/7)med formlen FeSO 4 7 H 2 O.. 20 Polære og upolære molekyler Hvilken type stof ionforbindelse eller ej? Natriumhydrogencarbonats omdannelse Analyse af lightergas Kondensvand i benzin Analyse af butanoler Alkoholers blandbarhed med vand Slime Brændende gelé Oxidation af ethanol Dannelse af bundfald Saltes opløselighed i vand Identifikation af stoffer Vands hårdhed Fremstilling af kandis Saltkoncentrationen i sved Saltkoncentrationen i havvand Vands hårdhed Kend kemien 1 Indholdsfortegnelse 1/2

4 Syrer indeholder hydrogen Ammoniak og hydrogenchlorid Springvand Kugler til badebobler Hvilken syre hvilken base? Eddikesyreprocent i eddike Appelsiner og citroner Citronsyres titrerkurve Afbrænding af magnesium Spændingsrækken Korrosion af jernsøm Kobber og salpetersyre Reduktion af permanganat Reduktion af permanganat Bestemmelse af jernindholdet i ståluld Blegning af tekstiler Koncentrationen af ascorbinsyre i juice Ekstraktion af fedt Hærdning af olie Den mest umættede olie Kend kemien 1 Indholdsfortegnelse 2/2

5 Forord Denne kopimappe indeholder dels vejledninger til eksperimenter, der er skrevet til elever eller studerende på gymnasialt niveau (Cniveau), dels forskrifter til demonstrationseksperimenter, der henvender sig til lærerne. Kopimappen er udarbejdet i tilknytning til lærebogen Kend Kemien 1. Denne grundbog og kopimappe er tilrettelagt, således at det teoretiske og eksperimentelle arbejde integreres i undervisningen. Kopimappen findes på den lukkede del af websitet til Kend Kemien 1, Eksperimenter. Eksperimenterne kan også anvendes sammen med andre lærebøger. Samlingen dækker de eksperimentelle aspekter af kernestoffet, men indeholder også vejledninger til eksperimenter i supplerende stof og til emneforløb eller projekter. At lave eksperimenter selv kemiens væsen er uundværligt i en kemiundervisning. Det overordnede mål med kopimappens eksperimenter er at stimulere den enkeltes iagttagelsesevne, lære at omsætte konkrete iagttagelser (på makroniveau) til kemiske begreber og forklaringer (på mikroniveau) og at stimulere den enkeltes kreativitet samt evne til at tænke selvstændigt. Målgruppe Eksperimenter til elever eller studerende De fleste eksperimenter har tilknytning til stoffer, der bruges i hverdagen, og mange af de emner, der tages op, er velegnede til samarbejde med andre fag. Gennem arbejdet med eksperimenterne opnår eleverne erfaring med forskellige separationsmetoder, vejeanalyser og titreringer. De fleste eksperimenter gennemføres med standardudstyr. Til nogle eksperimenter benyttes apparatur i mikroskala. Grunden hertil er et ønske om øget sikkerhed og nedbringelse af kemikalieforbrug og kemikalieaffald ved disse eksperimenter. Endvidere kan det være tidsbesparende at arbejde i mikroskala. De første eksperimenter er ret simple. De bruges bl.a. til at lære separationsmetoder og til at indarbejde gode laboratorievaner. De efterfølgende eksperimenter varierer i faglige udfordringer, sværhedsgrad i det praktiske laboratoriearbejde og i antal frihedsgrader. Herved kan der tilrettelægges en passende progression i såvel arbejdsformer som i faglige krav til eleverne. Vejledningerne til eksperimenterne er opbygget over den samme skabelon: Problemstilling, Forarbejde, Udførelse og Efterbehandling. Elevernes forarbejde omfatter en undersøgelse af, hvilke R- og S- sætninger der gælder for de anvendte stoffer eller opløsninger. Herved opøves eleverne i at forholde sig ansvarligt og reflekterende til kemikalier og sikkerhed. Bortskaffelse af kemikalierester er et fast punkt i vejledningerne. Under rubrikken Sikkerhed er der taget stilling til, om der skal : eksperimenter i mikroskala 5 Kend kemien 1 Forord 1/2

6 være tændt for udsugning, og om arbejdet kræver brug af personligt sikkerhedsudstyr, fx sikkerhedsbriller eller beskyttelseshandsker. Der bæres altid kittel ved laboratoriearbejde. Eksperimenter af typen Skriv selv indeholder ikke punktet Udførelse. Denne type aktivitet med flere frihedsgrader giver mulighed for at bryde de faste rammer og lave mere selvstændigt eksperimentelt arbejde, idet kun problemstillingen er kendt. Forberedelsen består bl.a. i at skrive sin egen individuelle vejledning. Under efterbehandlingen af eksperimenterne opøves eleverne i at diskutere og redegøre for eksperimentelle resultater både kvalitativt og kvantitativt, samtidig inddrages forskellige former for it-værktøj. : Skriv selv Demonstrationseksperimenter til læreren Demonstrationseksperimenterne adskiller sig fra eleveksperimenterne ved at være kortvarige og ved tydeligt at vise en ønsket effekt. Demonstrationseksperimenterne giver mulighed for at integrere eksperimentelle iagttagelser med teori og modeldannelse, og læreren får mulighed for at vise korrekt håndtering af kemikalier og udstyr som eksempel på god laboratoriepraksis. I forskrifterne er anført de anvendte kemikaliers R- og S-sætninger samt CAS-numre. Forslag til bortskaffelse af kemikalier er også medtaget. En del af demonstrationseksperimenterne kan anvendes som eleveksperimenter, mens andre stiller for store krav til det sikkerhedsmæssige. Vi vil gerne rette en stor tak til gymnasielektorerne Inge Kaufmann, Jan Geertsen og Søren Halse samt lektor ved Molekylærbiologisk Institut, Aarhus Universitet, Kim Kusk Mortensen, for deres konstruktive kritik af de første udkast til vejledningerne og for deres omhyggelige korrekturlæsning. Ligeledes takker vi for det særdeles gode og inspirerende samarbejde med forlagsredaktør Søren Lundberg, grafiske designer Klaus Krogh, grafiker Mette Nielsen og fotograf Anders Bach. Påskønnelse November 2004, Henrik Parbo og Annette Nyvad 6 Kend kemien 1 Forord 2/2

7 Sikkerhed i laboratoriet Da det ofte kan være farligt at lave eksperimentelt arbejde kemikalier kan være sundhedsskadelige, ætsende eller brandfarlige skal du være bevidst om risiko og sikkerhed, når et eksperiment forberedes og udføres. Det forventes, at du færdes med omtanke i laboratoriet og overholder reglerne for god laboratoriepraksis. God laboratoriepraksis er kendetegnet ved a. at du kender forsøgsgangen i det eksperiment, som du skal udføre b. at du nøje følger forsøgsvejledningens anvisninger c. at du holder arbejdspladsen ren og undgår spild d. at du skærper opmærksomheden over for farlige operationer eller farlige stoffer e. at du håndterer udstyr og kemikalier rigtigt f. at du tager hensyn til de andre i lokalet g. at du ved, hvordan affald og kemikalier fra forsøget bortskaffes h. at du efterlader laboratoriepladsen ryddet og rengjort efter brug i. at du ved, hvor laboratoriets flugtveje og sikkerhedsudstyr befinder sig. Selv om forsøgene er nøje forberedt, kan vi ikke helt gardere os imod, at fx et glas revner, eller at der spildes en smule ætsende stof på bordet. Derfor er det vigtigt at forstå, at alle i laboratoriet har et ansvar for at undgå ulykker. Affaldshåndtering Som hovedregel sker bortskaffelsen af giftige og sundhedsskadelige stoffer samt væsker, der ikke er blandbare med vand, i særlige affaldsbeholdere. Ugiftige, vandopløselige stoffer, fx fortyndet saltsyre, kan forsigtigt hældes i vasken, samtidig med at der skylles grundigt efter med vand. Oprydning Rengøring og oprydning er en del af det eksperimentelle arbejde. Der spares tid, når du har sat dig ind i bortskaffelse af kemikalierester, kender udstyrets faste plads i laboratoriet og ved, hvordan rengøring af brugt glasapparatur foregår. Det kan også være en god ide at rydde op, når der opstår ventetid under et forsøg. Ofte rengøres glasapparatur ved at skylle det med demineraliseret vand eller et andet passende opløsningsmiddel og lade apparaturet tørre. Mange steder er der en laboratorieopvaskemaskine til rådighed. Hvis du ikke kan få apparaturet rent, afleveres det til læreren. Du må ikke lægge snavset apparatur tilbage i kasserne med udstyr. 7 Kend kemien 1 Sikkerhed 1/2

8 Ved rengøring af glas med slib til fx destillationer skal du være særlig omhyggelig. Udstyret er meget kostbart, og man skal undgå, at de enkelte dele sættes for hårdt sammen og»fryser fast«. Opstillinger med slib adskilles derfor umiddelbart efter eksperimentets afslutning. Sikkerhedsregler 1. Sikkerhedsbriller er den vigtigste beskyttelse ved eksperimentelt arbejde. De skal bæres ved forsøg med sundhedsskadelige, ætsende og giftige stoffer for at undgå stænk i øjnene. De benyttes også i forbindelse med kraftig opvarmning, destillationer mv. Øjets hornhinde og slimhinder er særligt følsomme over for ætsende væsker og dampe. Almindelige briller yder ikke så god beskyttelse, men accepteres som erstatning for sikkerhedsbriller. 2. Laboratoriekittel bæres altid. Langt løsthængende hår bør sættes op ved risiko for brand. 3. Engangshandsker kan benyttes ved arbejde med ætsende og sundhedsskadelige kemikalier, men yder kun begrænset beskyttelse. Handskerne gennemtrænges af organiske opløsningsmidler og bør skiftes ofte. De fremstilles i forskellige materialer. 4. Udsugning (punktudsugning eller stinkskab) benyttes, når der er risiko for indånding af farlige dampe, aerosoler mv. I praksis anvendes udsugning ved arbejde med flygtige, brændbare og stærkt lugtende stoffer. 5. Afpipettering foregår med pipettebold eller pipettehjælper. Det er forbudt at afpipettere med munden. 6. Det er ikke tilladt at indtage mad og drikkevarer, tygge tyggegummi, påføre sminke eller bide negle i laboratoriet. 7. Opstår der uheld, kontakter du læreren med det samme. : Sikkerhedsbriller : Engangshandsker : Udsugning Laboratoriejournal Der føres journal over de udførte eksperimenter også større demonstrationseksperimenter. En laboratoriejournal er en logbog, hvori du noterer de iagttagelser, som I gør under forsøget og de måleresultater, I opnår. Laboratoriejournalen kan føres i et hæfte eller kan laves ved at besvare spørgsmål på fortrykte ark, der hører til forsøgsvejledningerne. Dine notater i laboratoriejournalen bruges, når du skal efterbehandle dine iagttagelser og måleresultater for at kunne besvare problemstillingen eller drage en konklusion. Du kan også få brug for laboratoriejournalen senere ved mundtlig fremlæggelse, i forbindelse med rapportskrivning eller ved afslutning af et projekt med et skriftligt produkt. For yderligere information om sikkerhed ved det eksperimentelle arbejde henvises til At-meddelelse Nr Januar 1999 Elevers praktiske øvelser på de gymnasiale uddannelser 8 Kend kemien 1 Sikkerhed 2/2

9 Laboratorieudstyr Fra venstre mod højre i billedet ses forrest: 1 pipetter (fuldbpipetter) 2 spatler og en ske 3 pipettebold (peleus) 4 pipettehjælper bagest: 5 bægerglas 6 sikkerhedsbrille 7 cylinderglas 8 måleglas 9 morter med pistil 10 koniske kolber A 9 Kend kemien 1 Titel 1/1

10 Fra venstre mod højre i billedet ses forrest 1 læderstrop (til varme kolber) 2 pincet 3 porcelænsdigel med låg 4 digeltang 5 mikroburette 6 engangspipetter 7 brøndplade 8 plasttandstikker (til omrøring) 9 træklemme bagest: 10 skilletragt i stativring 11 målekolber 12 burette med teflonhane 13 kemikalieglas med skruelåg 14 burette med klemhane 15 pipetteflaske 16 sugekolbe med gummikonus og büchnertragt 17 stativ med reagensglas 10 A 14 A A 13 A Kend kemien 1 Titel 1/1

11 Forkulning af sukker Kapitel : Stoffer og blandinger Problemstilling Sukker smelter, når det opvarmes forsigtigt. Hvad sker der ved kraftig opvarmning af sukker? Udførelse Porcelænsskålen fores med et stykke folie. Kom 5 sukkerknalder (ca. 10 g) i porcelænsskålen. Spænd stativringen op i forsøgsstativet, og anbring skålen med sukker i ringen. Opstillingen anbringes under udsug. Tænd for bunsenbrænderen, og opvarm forsigtigt under skålen. Iagttag ændringerne under opvarmningen. Fortsæt opvarmningen, indtil der ikke iagttages yderligere ændringer i skålen. Bortskaffelse Resterne i foliet lægges efter afkøling i affaldsspand. Efterbehandling Kommenter iagttagelserne og forklar, hvad der er sket. Apparatur Hvert hold forsøgsstativ stativring med muffe porcelænsskål grillfolie eller alufolie bunsenbrænder tændstikker digeltang Kemikalier sukkerknalder Sikkerhed 1 Kend kemien 1 Forkulning af sukker 1/1

12 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Diiods sublimation Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling At vise, at krystaller af diiod sublimerer ved forsigtig opvarmning. Udførelse En spatelfuld iodkrystaller kommes i bægerglasset, der anbringes på trefoden med trådnet. Den rundbundede kolbe fyldes halvt med koldt vand og anbringes oven på bægerglasset. Der opvarmes forsigtigt over bunsenbrænder på vågeblus: Hurtigt ses dannelsen af violette dampe. Efter nogen tids forløb iagttages stærkt glinsende krystaller af diiod på kolbens underside. Bortskaffelse Glas rengøres med propanon (acetone), der efterfølgende hældes i dunk til organisk affald. Teori Diiod sublimerer ved 113,4 C og koger ved 184,4 C. Følgende faseovergange iagttages I 2 (s) I 2 (g) I 2 (s) Kommentar Af andre stoffer, der let sublimerer, kan nævnes naphthalen og campher. Apparatur bægerglas uden tud, 200 ml rundbundet kolbe, 100 ml trefod m. keramisk net hvid baggrund Kemikalier diiod, I 2 Sikkerhed Diiod: CAS-NR Sundhedsskadelig Miljøfarlig R: 20/21-50 S: S61 2 Kend kemien 1 Diiods sublimation 1/1

13 Diiods sublimation Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling Er det muligt at få krystaller af diiod til at sublimere, dvs. overgå direkte fra fast stof til gas? Forklar tilstandsændringen på mikroskopisk niveau. Forarbejde Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for stoffet diiod (ofte blot kaldt iod). Udførelse En spatelfuld iodkrystaller kommes i bægerglasset. Kolben fyldes halvt med koldt vand og anbringes oven på bægerglasset. Der opvarmes forsigtigt over bunsenbrænder på vågeblus. Iagttagelser Skriv om krystallernes udseende, dampenes farve og andet, som du iagttager. Bortskaffelse Glas rengøres med propanon (acetone), der efterfølgende hældes i dunk til organisk affald. Efterbehandling Skriv reaktionsskemaet for de faseovergange, du iagttager. Hvad kan du konkludere på baggrund af forsøget? Apparatur bægerglas uden tud, 200 ml rundbundet kolbe, 100 ml trefod m. keramisk net hvid baggrund Kemikalier diiod, I 2 Sikkerhed 3 Kend kemien 1 Diiods sublimation 1/1

14 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Jern og svovl Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling At vise en reaktion mellem to grundstoffer, jern og svovl, og vise, at den dannede kemiske forbindelse har andre egenskaber end de to grundstoffer. Udførelse 4 g jern og 2 g svovl (cyclo-octasvovl) blandes omhyggeligt på vejepapir eller i vejebåd. Blandingen overføres til reagensglasset, der spændes skråt op i stativ. Porcelænsskålen anbringes under glasset. Rumbelysningen dæmpes. Efter kortvarig, kraftig opvarmning med bunsenbrænderen begynder blandingen at gløde lokalt, hvorefter opvarmningen afbrydes: Reaktionen breder sig til hele blandingen under kraftig glødning; en stikkende lugt af svovldioxid mærkes, hvis udsugningen ikke er tilstrækkelig effektiv. Glasset knuses i porcelænsskålen: Et mørkegråt produkt iagttages. Produktets og jerns magnetiske egenskaber sammenlignes: Produktet er magnetisk, men ikke så meget som jern. Bortskaffelse Glasrester hældes i affaldsspand for glasvarer. Reaktionsproduktet hældes i beholder til fast affald. Teori Ved reaktionen mellem jern og cyclo-octasvovl udvikles meget energi, reaktionen er exoterm 8 Fe(s) + S 8 (s) 8 FeS(s) Foruden jern(ii)sulfid dannes også svovldioxid ved reaktionen S 8 (s) + 8 O 2 (g) 8 SO 2 (g) Jern(II)sulfid er kun svagt magnetisk (ferrimagnetisk, svækket magnetisme) og har kun lidt karakter af en ionforbindelse. Apparatur forsøgsstativ klemme muffe reagensglas, lille porcelænsskål spatel magnet Kemikalier jernpulver svovlpulver, sublimeret svovlblomme Sikkerhed Sublimeret svovlblomme, cyclo-octasvovl CAS-nr Meget brandfarlig R : 36/37/38 S : 26-37/39 Jernpulver CAS-nr Meget brandfarlig R : 11 S : 16 4 Kend kemien 1 Jern og svolv 1/1

15 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Pentan, diiod og vand Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling»Ens opløser ens«. Polære og upolære væsker er ikke blandbare, hvilket demonstreres med de farveløse væsker vand og pentan. Diiod er letopløseligt i upolære væsker og ikke opløseligt i polære væsker. Udførelse Et glas (nr. 1) fyldes en tredjedel med pentan. Det andet glas (nr. 2) fyldes en tredjedel med vand. Til begge glas sættes nogle få diiodkrystaller. Der omrøres med spatel: I glas 1 ses en violet opløsning; i glas 2 opløses krystallerne ikke. Indholdet af glas 2 hældes over i glas 1: Væskerne blandes ikke; den farveløse vandfase ligger nederst. Glasset tilproppes og rystes forsigtigt. Efter henstand skilles faserne: Alle krystaller er opløst i pentanfasen. Bortskaffelse Blandingen hældes i affaldsdunk til organisk affald. Teori Mellem de upolære pentan- og diiodmolekyler dannes svage bindinger. I vand er der væsentligt stærkere bindinger mellem de polære H 2 O-molekyler, så upolære molekyler som fx I 2 bindes ikke til vandmolekyler. Demonstrationsforsøget understøttes med molekylmodeller. Apparatur 2 cylinderglas, 200 ml gummiprop spatler, 2 stk. Kemikalier pentan diiod (pulveriseret i morter) demineraliseret vand Sikkerhed Pentan CAS-nr Yderst brandfarlig Sundhedsskadelig Miljøfarlig R : 12-51/ S : Diiod CAS-nr Sundhedsskadelig Miljøfarlig R : 20/21-R50 S : 23-S25-S61 5 Kend kemien 1 Pentan, diiod og vand 1/1

16 Pentan, diiod og vand Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling Pentan og vand er to farveløse væsker. Diiod er et krystallinsk stof. Kan pentan, diiod og vand blandes? Forarbejde Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for pentan. Skriv stoffets mærkningssymboler. Udførelse Et reagensglas (nr. 1) fyldes en fjerdedel med pentan. Et andet glas (nr. 2) fyldes en fjerdedel med vand. Tilsæt med spatel nogle knuste krystaller diiod til begge glas. Sæt propper på, og ryst glassene forsigtigt. Hvad iagttager du i glas 1 og i glas 2? Fjern propperne, og hæld indholdet i glas 2 over i glas 1. Sæt prop på glas 1, og ryst det forsigtigt. Hvad iagttager du? Bortskaffelse Blandingen hældes i affaldsdunk til organisk affald. Efterbehandling Kommenter iagttagelserne og forklar, hvad der er sket. Apparatur Hvert hold reagensglasstativ 2 reagensglas 2 gummipropper spatel Kemikalier pentan diiod (pulveriseret i morter) demineraliseret vand Sikkerhed 6 Kend kemien 1 Pentan, diiod og vand 1/1

17 Fedt i chips (I) Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling Chips er lavet af kartoffelspåner og indeholder fedtstof (planteolie), stivelse og krydderier, herunder salt. Kan vi bestemme fedtindholdet ved en kemisk adskillelse og kontrollere varedeklarationen? Vi vil ekstrahere fedtstoffet med et velegnet opløsningsmiddel, pentan, der genvindes ved destillation. Forarbejde Læs om destillation i Kend Kemien 1, side 33. Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for pentan. Noter pentans kogepunkt. Udførelse Ca. 100 g chips knuses i morter med pistil. Morteren er til fælles brug for alle i laboratoriet. Afvej i vejebåd ca.10 g knuste chips nøjagtigt, og hæld dem i et tørt bægerglas. Noter massen i tabel 1. Apparatur Fælles stor morter med pistil, 2 stk. vægt og vejebåde Hvert hold måleglas, 50 ml bægerglas, 250 ml rundbundet destillationskolbe med slib, 250 ml korkring til rundbundet kolbe konisk kolbe, 100 ml glastragt glasuld glasspatel alufolie destillationsudstyr med varmekappe pimpsten Kemikalier pentan chips Sikkerhed 7 Kend kemien 1 Fedt i chips (i) 1/3

18 Hæld 50 ml pentan op i måleglasset i stinkskab, og luk for glassets munding med alufolie. Hæld det afmålte pentan i bægerglasset med knuste chips, og omrør blandingen grundigt med en spatel. Læg alufolie over glasset. Anbring et par pimpsten i destillationskolben. Vej kolben med korkring og pimpsten. Noter i tabel 2. Filtrer blandingen gennem glasuld i tragt over i destillationskolben, idet så meget som muligt af»chipsmassen«holdes tilbage i bægerglasset. For at få alt pentan overført til kolben presses»chipsmassen«med spatelen. Gentag ekstraktionen med 40 ml pentan, og filtrer også dette over i den rundbundede kolbe. Anbring resterne af chipsene i en skål i stinkskab. Færdiggør destillationsopstillingen. Når læreren har godkendt opstillingen, åbnes for kølevandet og varmekappen tændes. Opløsningsmidlet destilleres over i forlaget ved konstant temperatur, der noteres i tabel 3. Når temperaturen begynder at ændres, afbrydes opvarmningen. Destillationskolben med fedt og pimpsten vejes på korkring. Noter i tabel 2. Bortskaffelse Det destillerede opløsningsmiddel opsamles i en flaske til genbrug (mærkes af læreren) eller bortskaffes i affaldsdunk til organisk affald. Efterbehandling 1. Angiv hvor meget fedt, du fik ekstraheret. 2. Resultatet sammenlignes med massen af chips, og masseprocenten udregnes. 3. Foreslå mulige fejlkilder ved den anvendte metode. 4. Sammenlign med de øvrige holds resultater. 5. Sammenlign med varedeklarationen. 6. Kommenter udseendet af det isolerede fedtstof. 7. Ses andre stoffer end fedtstof i destillationskolben? 8 Kend kemien 1 Fedt i chips (i) 2/3

19 Tabel 1 Chips Navn på chips Fedtindhold pr. 100 g Energiindhold pr. 100 g Forventet masse af fedt i 10 g chips Masse af chips m(chips) Tabel 2 Destillationskolbe Masse af korkring og kolbe med pimpsten Masse af korkring og kolbe med fedtstof og pimpsten Masse af fedtstof m(fedtstof) Tabel 3 Temperatur Pentans kogepunkt Destillationstemperatur Tabel 4 Masseprocent Beregnet masseprocent Masseprocent ifølge varedeklarationen 9 Kend kemien 1 Fedt i chips (i) 3/3

20 Fedt i chips (II) Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling Chips er lavet af kartoffelspåner og indeholder fedtstof (planteolie), stivelse og krydderier, herunder salt. Kan vi bestemme fedtindholdet ved en adskillelse og kontrollere varedeklarationen? Vi vil ekstrahere fedtstoffet med et velegnet opløsningsmiddel, pentan. Forarbejde Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for pentan. Udførelse Ca. 100 g chips knuses i morter med pistil. Morteren er til fælles brug for alle i laboratoriet. Afvej i vejebåd ca.10 g knust chips nøjagtigt og hæld dem i et tørt bægerglas. Noter massen i tabel 1. Hæld 50 ml pentan op i måleglasset i stinkskab og luk for glassets munding med alufolie. Hæld det afmålte pentan i bægerglasset med knuste chips, og omrør blandingen grundigt med en spatel. Filtrér blandingen gennem glasuld i tragt over i den koniske kolbe, idet så meget som muligt af»chipsmassen«holdes tilbage i bægerglasset. For at få alt pentan overført til kolben presses»chipsmassen«med spatelen. Gentag ekstraktionen med 40 ml pentan, og filtrér også dette over i kolben. Resterne af chipsene anbringes i en skål i stinkskab. Vej det rene bægerglas. Massen noteres i tabel 2. Overfør opløsningen af fedt i pentan til glasset. Apparatur Fælles 2 store mortere med pistil vægt og vejebåde vandbad (2-3 hold om et vandbad) plastikskål til affald i stinkskab Hvert hold måleglas, 50 ml 2 bægerglas, 250 ml konisk kolbe, 250 ml glastragt glasuld glasspatel alufolie Kemikalier pentan chips Sikkerhed 10 Kend kemien 1 Fedt i chips (ii) 1/2

21 Anbring bægerglasset med opløsningen af fedt i pentan i vandbadet (ca. 100 C) under udsuget. Opløsningen inddampes, indtil der kun er en tyktflydende olie tilbage i bægerglasset. Bægerglasset tørres omhyggeligt udvendigt og vejes. Massen noteres i tabel 2. Bortskaffelse Ingen stoffer kræver speciel opsamling i særlig beholder ved dette forsøg. Efterbehandling 1. Angiv hvor meget fedt, du fik ekstraheret. 2. Resultatet sammenlignes med massen af chips, og masseprocenten udregnes. 3. Foreslå mulige fejlkilder ved den anvendte metode. 4. Sammenlign med de øvrige holds resultater. 5. Sammenlign med varedeklarationen. 6. Kommenter udseendet af det isolerede fedtstof. 7. Ses andre stoffer end fedtstof på bunden af bægerglasset? Tabel 1 Chips Navn på chips Fedtindhold pr. 100 g Energiindhold pr. 100 g Forventet masse af fedt i 10 g chips Masse af chips m(chips) Tabel 2 Bægerglas Masse af bægerglas Masse af bægerglas og fedtstof Masse af fedtstof m(fedtstof) Tabel 3 Masseprocent Beregnet masseprocent Masseprocent ifølge varedeklarationen 11 Kend kemien 1 Fedt i chips (ii) 2/2

22 Salt i popcorn Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling Popcorn er lavet af majskorn tilsat fedtstof og salt. Fedtindholdet i popcorn kan findes på tilsvarende måde som vi bestemte fedtindholdet i chips, dvs. ved en adskillelse. Du skal nu bestemme saltindholdet i popcorn og kontrollere med varedeklarationen. Forarbejde og fremgangsmåde Til at trække saltet ud af popcornene og adskille det fra fedtet, kan du anvende nogle af de eksperimentelle metoder til adskillelse af stoffer, som er beskrevet i Kend Kemien 1, side Overvej, hvad en skilletragt kan benyttes til i dette eksperiment. 2. Skriv en kort vejledning til et forsøg, hvor saltindholdet bestemmes. Skitser de eksperimentelle metoder, som du vil benytte, trin for trin. Gør rede for, hvor popcorn, fedt og salt befinder sig (fx opløst i væske, som bundfald, på filtrerpapir eller andet) under de forskellige forsøgstrin. Du kan diskutere forsøgsgangen med din makker. Inden I går i gang, skal vejledningen være godkendt af læreren. Navn på popcorn: Din plan Skriv 12 Kend kemien 1 Salt i popcorn 1/1

23 Cremer Kapitel 1: Stoffer og blandinger Problemstilling Cremer er stabile blandinger af olie og vand og laves som emulsioner. Er det muligt at fremstille sin egen lanolincreme ved at blande en oliefase med en vandfase? Lanolin (fåreuldsfedt) har et naturligt indhold af emulgatorer, som stabiliserer blandingen. Cremen kan konserveres ved at tilsætte natriumbenzoat (det aktive stof i Atamon) og E-vitamin, der modvirker harskning af olierne. Endelig kan du tilsætte parfume. Forarbejde Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for de stoffer, I skal arbejde med. Udførelse Oliefasen, 20 g lanolin og 20 ml tidselolie (evt. tilsat lidt E-vitamin), blandes i det store bægerglas og opvarmes ved svag varme, indtil lanolinen er smeltet. Vandfasen, 25 ml demineraliseret vand og en spatelspids natriumbenzoat, blandes i det lille bægerglas og opvarmes til ca. 80 C. Der slukkes for opvarmningen. Vandfasen hældes derefter i en tynd stråle ned i oliefasen under kraftig omrøring. Fortsæt omrøringen, indtil blandingen er tyk og cremet. Tilsæt evt. lidt parfume, når cremen er afkølet. Bortskaffelse Der kræves ikke opsamling af kemikalierester i særlig beholder ved dette forsøg. Efterbehandling Cremen er en vand-i-olie emulsion. Tegn en skitse af emulsionen, der viser emulgatorens rolle. Apparatur Fælles vægt og vejebåd Hvert hold måleglas, 25 ml bægerglas, 50 ml, 100 ml termometer spatel Kemikalier lanolin tidselolie natriumbenzoat evt. E-vitamin evt. parfume 13 Kend kemien 1 Cremer 1/1

24 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Chromatografi på T-shirt Kapitel 2: Adskillelse af stoffer Problemstilling Bomuld er opbygget af cellulosefibre ligesom papir. En hvid T-shirt dekoreres, idet den anvendes til chromatografi af farvestoffer fra en spritpen. Som løbevæske til den mobile fase anvendes ethanol. Cellulosefibrene er bærematerialet for den stationære fase, fastbundet vand i T-shirten ligesom i fx filtrer- og chromatografipapir. Udførelse Vælg den del af T-shirten, som skal dekoreres med et mønster, og spænd den ud over glassets munding. T-shirten holdes fast med gummibåndet. I centrum tegnes en prik eller et symmetrisk mønster med pennen. Fra pipette tilsættes dråbevis ethanol i midten af mønstret: Farvepletten adskilles i flere farver. Eventuelt undersøges farver fra andre penne. Lad trøjen tørre. Se Kend Kemien 1, side Apparatur bægerglas, 2 L gummibånd (stort) engangspipette spritpen, fx med brun farve Kemikalier ethanol Sikkerhed Ethanol CAS-nr Brandfarlig R : 11 S : Kend kemien 1 Chromatografi på T-shirt 1/1

25 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Flammefarver Kapitel 3: Atomer Problemstilling At vise lithiums, natriums og kobbers flammefarver. Udførelse Et par gram af hvert salt hældes i hver sin digel, der er anbragt i en trekant på en trefod. Saltene gennemvædes med ethanol. Rumbelysningen dæmpes. Ethanolen, der indeholder opløste salte, antændes. Farverne iagttages og kommenteres. Bortskaffelse Natriumchlorid kan opløses i vand og hældes i vasken. Lithiumog kobbersaltene opsamles som fast affald. Apparatur digler, 3 stk. trekanter, 3 stk. trefødder, 3 stk. engangspipetter tændstikker Kemikalier ethanol i sprøjteflaske lithiumchlorid natriumchlorid kobber(ii)chlorid vand(1/2) Sikkerhed Ethanol CAS-nr Brandfarlig R : 11 S : 7-16 Lithiumchlorid CAS-nr Sundhedsskadelig R : 22-36/37/38 S : Kobber(II)chlorid vand(1/2) CAS-nr Sundhedsskadelig R : 22-36/37/38 S : Kend kemien 1 Flammefarver 1/1

26 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Opvarmning af svovl Kapitel 3: Atomer Problemstilling Undersøgelse af grundstoffet svovl, cyclo-octasvovl, under opvarmning og afsluttende chokafkøling. Udførelse Bægerglasset fyldes halvt med vand; ca. 30 g svovlblomme overføres til reagensglasset, og prop med udluftningsrille sættes på. 1. Med bunsenbrænder opvarmes svovlet langsomt til smeltepunktet (119 C): Lysegul, letflydende smelte. 2. Fortsat opvarmning (over 160 C): Brun, tyktflydende smelte. 3. Fortsat opvarmning (over 200 C): Mørk rødbrun, letflydende smelte. 4. Bunsenbrænderen slukkes, proppen tages af, og smelten hældes i en meget tynd stråle ned i bægerglasset med vand: Der dannes plastisk svovl. Det plastiske svovl gemmes til næste undervisningstime: Krystallinsk svovl, cyclo-octasvovl, er gendannet. Bortskaffelse Det krystallinske svovl anbringes i beholder til fast kemikalieaffald. Reagensglasset kan rengøres med 40 % natriumhydroxid. Apparatur forsøgsstativ klemme muffe stort reagensglas korkprop m. udluftningsrille bægerglas, 600 ml Kemikalier sublimeret svovlblomme, cyclo-octasvovl Sikkerhed cyclo-octasvovl CAS-nr Meget brandfarlig R : 36/37/38 S : 26-37/39 16 Kend kemien 1 Opvarmning af svolv 1/2

27 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Teori Cyclo-octasvovl smelter ved 119 C. Flydende svovl fi ndes som»s 8 -ringe«, dvs. ringformede molekyler, ved temperaturer lige over smeltepunktet. Ved højere temperaturer dannes S 8 -kæder, hvis endestillede svovlatomer kan binde sig til hinanden og danne lange kæder. Højmolekylære kæder indeholder mellem 10 3 og 10 6 svovlatomer. Svovlsmelten har størst viskositet ved temperaturen 187 C. Når temperaturen øges yderligere, afkortes kæderne, og viskositeten falder. Ved hurtig afkøling af den letfl ydende svovlsmelte dannes plastisk svovl, der er ustabilt. Ved stuetemperatur omdannes plastisk svovl efterhånden til det stabile faste cyclo-octasvovl. Gasformigt svovl indeholder S 8 -molekyler umiddelbart over kogepunktet, 444,7 C. Med voksende temperatur falder molekylstørrelsen (S 7, S 6,, S). 17 Kend kemien 1 Opvarmning af svolv 2/2

28 Iod i køkkensalt Kapitel 4: Kemiske bindinger Problemstilling Iod er nødvendigt for, at skjoldbruskkirtlen kan producere væksthormonet tyroxin. Ved iodmangel kan mennesker udvikle sygdommen struma. Skjoldbruskkirtlen optager iodid, I, fra blodet og omdanner det til diiod, I 2. Danskernes kost er forholdsvis iodfattig. Derfor kræver Fødevaredirektoratet, at dansk bordsalt tilsættes kaliumiodid, KI. Er det muligt at påvise tilsat iodid i bordsalt? Vi kan fjerne det tilsatte kaliumiodid fra bordsalt ved at udnytte kaliumiodids begrænsede opløselighed i ethanol (sprit). Natriumchlorid er meget lidt opløseligt i ethanol. De opløste I -ioner fra kaliumiodid omdannes efterfølgende til diiod med hydrogenperoxid i sur væske. Diiodet påvises ved en violet farve, når det opløses i et upolært opløsningsmiddel (se eksperimentet Pentan, diiod og vand). Forarbejde Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for de stoffer, I skal arbejde med. Apparatur Fælles vægt og vejebåde Hvert hold forsøgsstativ stativring med muffe magnetomrører med varmeplade magnet konisk kolbe, 50 ml prop til kolben måleglas, 25 ml bægerglas, 100 ml tragt filtrerpapir måleglas, 10 ml reagensglas med gummiprop 2 engangspipetter Kemikalier bordsalt 3 % hydrogenperoxid 2 m svovlsyre pentan evt. kaliumiodid Risiko og Sikkerhed 18 Kend kemien 1 Iod i køkkensalt 1/2

29 Udførelse g bordsalt og 25 ml ethanol overføres til den koniske kolbe. Sæt prop i, og omryst kraftigt. Lad kolben stå i 10 min. på magnetomrøreren under kraftig omrøring. Anbring tragten i stativringen, og fugt filtrerpapiret. Filtrer opløsningen ned i et bægerglas. 2. Det iodfrie salt på filtrerpapiret kan smides bort. 3. Filtratet (den filtrerede væske) inddampes til tørhed. 4. Tilsæt 5 ml 3% hydrogenperoxid, og opvarm forsigtigt, indtil bundfaldet er opløst. 5. Tilsæt 3 dråber fortyndet svovlsyre. 6. Overfør opløsningen til et reagensglas, og tilsæt 1-2 ml pentan fra pipette. Sæt prop i, og omryst. Noter iagttagelser. Eventuelt, hvis tiden tillader det: Undersøgelse med kaliumiodid Beregn ved hjælp af varedeklarationen, hvor meget kaliumiodid der findes i 20 g bordsalt. Afvej denne mængde kaliumiodid. Gentag ovenstående procedure fra punkt 4 for det afvejede kaliumiodid, og brug resultatet til sammenligning. Bortskaffelse Blandingen i reagensglasset indeholder organisk opløsningsmiddel og skal derfor opsamles i dunk til organisk affald. Efterbehandling 1. Forklar, at natriumchlorid har en meget lille opløselighed i ethanol. 2. Forklar, hvad vi opnår ved at gennemføre proceduren under punkt 1, og hvorfor saltet under punkt 2 nu er iodfrit. 3. Forklar, hvorfor pentanfasen bliver violet efter omrystningen under punkt Kend kemien 1 Iod i køkkensalt 2/2

30 Jernvitriol, jern(ii)sulfat vand(1/7) med formlen FeSO 4 7 H 2 O Kapitel 4: Kemiske bindinger Problemstilling Jernvitriol, med det systematiske navn jern(ii)sulfat vand(1/7), anvendes som mosfjerner. Stoffet er en ionforbindelse, der er opbygget af Fe 2+ -ioner og SO ioner. For hver formelenhed FeSO 4 indeholder iongitteret 7 vandmolekyler. Vi vil prøve at fremstille denne mosfjerner ved at opløse jern i svovlsyre, H 2 SO 4. I svovlsyren omdannes jernatomer til jern(ii)- ioner. Fe 2+ - ioner og SO 4 2 -ioner indgår i det iongitter, der udfældes som krystaller, når vi tilsætter ethanol. Forarbejde 1. Forklar, hvorfor FeSO 4 7 H 2 O nemmere udfældes i ethanol, C 2 H 5 OH, end i vand. 2. Undersøg ved hjælp af Databogen eller Data for uorganiske forbindelser, hvilke R- og S- sætninger der gælder for de kemikalier, I skal arbejde med. Udførelse Afvej med vejebåd ca. 2,5 g ståluld. Hæld 50 ml 1 m svovlsyre op i måleglasset. Ståluld og svovlsyre overføres til en 250 ml konisk kolbe. Opvarm forsigtigt, indtil al jern er opløst opløsningen må ikke koge. Apparatur Fælles vægt og vejebåde Hvert hold måleglas, 50 ml 2 koniske kolber, 250 ml bægerglas, 250 ml glastragt filtrerpapir spatel varmeplade Kemikalier ståluld 1 m svovlsyre ethanol (96 %) Sikkerhed Fortyndet svovlsyre er ætsende. Udsug ved opvarmning af svovlsyreopløsning, idet der dannes ildelugtende gasser. Vær forsigtig med åben ild, da der dannes H 2 ved reaktionen. 20 Kend kemien 1 Jernvitriol, jern(ii)sulfat-vand (1/7) med formlen FeSO 4 7 H 2 O 1/2

31 Filtrer urenhederne fra, idet filtratet (den filtrerede væske) opsamles i en ren 250 ml konisk kolbe. Væsken afkøles ved at holde kolben under rindende vand. Væsken hældes over i et 250 ml bægerglas, og der tilsættes 50 ml ethanol (sprit). I løbet af et døgns tid udfældes blågrønne krystaller af jernvitriol. Væsken hældes fra, og krystallerne skrabes ud på et stykke filtrerpapir med spatel. Når krystallerne er tørre, vejes produktet. Bortskaffelse Væsken, der hældes fra krystallerne, anbringes i affaldsdunk for surt uorganisk affald. Efterbehandling 1. Angiv, hvor meget jernvitriol I fik fremstillet. 2. Beregn masseprocenten af jern i FeSO 4 7 H 2 O, idet massen af en formelenhed beregnes som summen af de enkelte atomers masse. 3. Beregn, hvor mange gram jernvitriol du maximalt kan få dannet ud fra den afvejede mængde ståluld, hvis du antager, at alt ståluld er jern. 4. Beregn jeres udbytteprocent, og kommenter resultatet. 5. Sammenlign med de øvrige holds resultater. 21 Kend kemien 1 Jernvitriol, jern(ii)sulfat-vand (1/7) med formlen FeSO 4 7 H 2 O 2/2

32 Demonstrationseksperiment Journal # Dato Polære og upolære molekyler Kapitel 4: Kemiske bindinger Problemstilling Vandmolekylet er et polært molekyle, mens pentanmolekylet er upolært. Passerer de farveløse væsker vand og pentan et inhomogent elektrisk felt, vil denne forskel i molekylernes opbygning kunne demonstreres. Udførelse De to buretter spændes op i stativ ved siden af hinanden, og glasskålene anbringes nedenunder. Den ene burette fyldes med vand, den anden med pentan. Eventuelt anbringes en smule knuste iodkrystaller i skålene. Plastrøret gøres statisk elektrisk ved at gnide det mod stof. Der åbnes samtidig for hanerne, og plastrøret holdes vandret tæt ved væskestrålerne: Kraftig afbøjning ved vand, ingen eller meget svag ved pentan. I skålen med pentan opløses iodkrystallerne og farver væsken violet. Bortskaffelse Blandingen med diiod i pentan hældes i affaldsdunk til organisk affald. Apparatur forsøgsstativ buretteholder, dobbelt plastrør buretter m. glashane, 2 stk. glasskåle, 2 stk. spatler, 2 stk. hvid baggrund Kemikalier pentan diiod, pulveriseret Sikkerhed Teori Der er stor forskel på hydrogens og oxygens elektronegativitet, så det vinklede vandmolekyle er en kraftig dipol. Det er pentanmolekylet ikke. Molekylerne i pentan holdes sammen af svage intermolekylære bindinger, der skyldes svag tiltrækning mellem midlertidige dipoler i væsken. Selv om pentanmolekylet er upolært, kan det et øjeblik have en usymmetrisk ladningsfordeling, hvorved det bliver en midlertidig dipol. Denne tilfældigt opståede elektronfordeling skyldes elektronernes uafbrudte bevægelse om atomkernerne. Den usymmetriske elektronfordeling vil påvirke nabomolekylet, som derved også bliver en midlertidig dipol. Kun vandstrålen, der er opbygget af vedvarende (permanente) dipoler, påvirkes kraftigt af det inhomogene elektriske felt. Diiod er upolært og opløses kun i upolære opløsningsmidler. Pentan CAS-nr Yderst brandfarlig Sundhedsskadelig Miljøfarlig R : 12-51/ S : Diiod CAS-nr Sundhedsskadelig Miljøfarlig R : 20/21-R50 S : 23-S25-S61 22 Kend kemien 1 Polære og upolære molekyler 1/1

33 Hvilken type stof ionforbindelse eller ej? Kapitel 4: Kemiske bindinger Problemstilling Metaller og ikke-metaller danner ionforbindelser, mens ikke-metaller indbyrdes danner molekylforbindelser. Nogle molekylforbindelser er polære, mens andre er upolære. Vi vil undersøge nogle stoffers opløselighed i vand, ethanol (sprit) eller heptan og på den baggrund vurdere, om det enkelte stof er en ionforbindelse, en polær molekylforbindelse eller en upolær molekylforbindelse. Find ud af, om det er muligt at uddrage en generel sammenhæng mellem stoftype og opløselighed på baggrund af forsøgsresultaterne. Forarbejde 1. Inden forsøget skal stoffernes formler være skrevet ind i tabellen på næste side undtagen formlen for friturefedt. 2. Undersøg, hvilke R- og S-sætninger der gælder for de stoffer I skal arbejde med. Udførelse En spatelspids fast stof eller 10 dråber væske overføres til hver sin brønd i en række på brøndpladen. Til hver brønd tildryppes ca. 1 ml vand med pipette. Rør rundt med spatel. Spatelen rengøres ved hvert skift mellem brøndene. Noter, om stofferne blander sig med hinanden eller ej. Noter også eventuelle farveskift. For pentan i række 6 på brøndpladen noteres, om der ses to væskefaser eller ej. Gentag forsøget ovenfor i næste række på pladen, idet der i stedet for vand tilsættes 1 ml ethanol fra dråbepipette. Gentag forsøget sidste gang i tredje række på pladen, idet der tilsættes opløsningsmidlet heptan fra dråbepipette. Bortskaffelse Væskerne hældes i en skål med sprit og vand, brøndene skylles. Skålens indhold hældes i dunk til organisk affald. Apparatur Fælles skål til opsamling af væsker Hvert hold brøndplade engangspipetter, 4 stk. spatler eller rørepinde hvidt underlag (papir) køkkenrulle Kemikalier Opløsningsmidler vand ethanol heptan Stoffer natriumchlorid kobbersulfat vand(1/5) diiod (pulveriseret) sucrose (sukker) friturefedt pentan Sikkerhed 23 Kend kemien 1 Hvilken type stof ionforbindelse eller ej? 1/2

34 Eventuelle rester af diiod opløses med natriumsulfit og vand, sidste skylning foregår med ethanol. Brøndene tørres med papir. Efterbehandling 1. Beskriv iagttagelserne (benyt tabellen nedenfor) og kommenter resultaterne. 2. Sammenlign dem med de øvrige holds resultater. 3. Tegn strukturformlerne for opløsningsmidlerne og for de opløste molekylforbindelser (undtagen friturefedt). 4. Forklar observationerne. Resultater Stoffets navn Kemisk formel Opløses i vand Opløses i ethanol Opløses i heptan Ioner molekyler polære/upolære Natriumchlorid Kobber(II)sulfat Diiod Sucrose Friturefedt Pentan Hvad kan du konkludere på baggrund af dine forsøgsresultater? 24 Kend kemien 1 Hvilken type stof ionforbindelse eller ej? 2/2

35 Natriumhydrogencarbonats omdannelse Kapitel 5: Hvor meget stof? Problemstilling Natriumhydrogencarbonat har formlen NaHCO 3. Stoffet kan bruges som hævemiddel ved bagning. Hvilken omdannelse finder sted, når stoffet ophedes? Det kan påvises, at gassen, der dannes ved ophedning, indeholder carbondioxid. Vi foreslår tre mulige reaktioner for omdannelsen af natriumhydrogencarbonat ved ophedning i en digel. Reaktionsskemaerne er ikke afstemt 1. NaHCO 3 (s) Na 2 O(s) + H 2 O(g) + CO 2 (g) ikke afstemt 2. NaHCO 3 (s) NaOH(s) + CO 2 (g) ikke afstemt 3. NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + H 2 O(g) + CO 2 (g) ikke afstemt Ved forsøg med ophedning af natriumhydrogencarbonat skal du opklare den reaktion, der forløber i diglen. På grundlag af afstemte reaktionsskemaer og efterfølgende beregninger forudsiges massen af det stof, der bliver tilbage i diglen i hvert af de tre tilfælde. Sammenlignes den beregnede med den målte masse af det faste produkt, X, kan du afgøre, om reaktion (1), (2) eller (3) forløber ved ophedningen. Forarbejde Afstem de tre reaktionsskemaer. Apparatur Fælles digitalvægt Hvert hold bunsenbrænder porcelænsdigel trekant trefod digeltang Kemikalier Fælles natriumhydrogencarbonat Sikkerhed 25 Kend kemien 1 Natriumhydrogencarbonats omdannelse 1/3

36 Udførelse Anbring den tomme digel i trekanten på trefoden, og opvarm den i et minuts tid. PAS PÅ! Diglen, trekanten og trefoden bliver meget varme. Vi går ud fra, at eventuelle rester af stof, der kan forsvinde ved opvarmning (fx fugtighed), fjernes ved denne forvarmning. Sluk for bunsenbrænderen og lad diglen køle af. Ventetiden bruges til at undersøge, om der er risiko- og sikkerhedssætninger for natriumhydrogencarbonat og til at finde R- og S-sætningerne for natriumoxid, natriumhydroxid og natriumcarbonat. Når diglen er blevet afkølet, vejes den. Benyt tangen til at transportere diglen. Massen noteres i tabel 1. Diglen fyldes knap halvt op med natriumhydrogencarbonat (ca. 5 g). Vej digel med stof som ovenfor. Massen af digel og natriumhydrogencarbonat noteres i tabel 1. Anbring diglen med stof i trekanten, og opvarm den i 10 minutter. Bunden af diglen skal være rødglødende. Brug ventetiden til at lave beregningerne, der hører til tabel 2 og 3. Når opvarmningen er færdig, skal diglen afkøles, før den vejes med indhold. Bortskaffelse Afgør, hvordan det faste stof skal bortskaffes. Efterbehandling 1. Beregn massen af anvendt natriumhydrogencarbonat og massen af det dannede produkt, X, når du kender de målte data. Tabel 1 Resultater Før ophedning Efter ophedning Masse af digel Masse af digel og NaHCO 3 m(nahco 3 ) Masse af digel og stof X m målt(x) 26 Kend kemien 1 Natriumhydrogencarbonats omdannelse 2/3

37 2. Beregn stofmængden af natriumhydrogencarbonat, n(nahco 3 ), idet du først beregner stoffets molare masse M. Tabel 2 Natriumhydrogencarbonat M(NaHCO 3 ) n(nahco 3 ) 3. Beregn massen af det faste produkt, m ber (X), i de tre tilfælde, reaktionerne (1), (2) og (3), ud fra den anvendte stofmængde natriumhydrogencarbonat. Tabel 3 Mulige produkter Fast reaktionsprodukt X Reaktion (1) X er Na 2 O Reaktion (2) X er NaOH Reaktion (3) X er Na 2 CO 3 m ber (X) M(X) n(x) 4. Sammenlign den målte masse med de beregnede masser af de mulige reaktionsprodukter. Besvar spørgsmålet i problemformuleringen. Begrund svaret. 27 Kend kemien 1 Natriumhydrogencarbonats omdannelse 3/3

38 Analyse af lightergas Kapitel 5: Hvor meget stof? Problemstilling Lightergas består hovedsageligt af butan, C 4 H 10. Eksperimentelt bestemmes den molare masse for lightergas til at være lidt mindre en værdien for butan. Vi vil undersøge, hvor mange forskellige stoffer der findes i lightergas. Vi vil også bestemme blandingsforholdet mellem stofferne i lightergas. Gaschromatografi er en velegnet metode til analyse af gasblandinger. Læs om chromatografi i Kend Kemien 1, side Ved gaschromatografi er den stationære fase en væske med højt kogepunkt og den mobile fase er en gas. Den stationære fase er suget op i et pulver i et spiralformet rør, en kolonne, der er anbragt i en ovn. Kolonnen kaldes upolær, hvis den stationære fase er upolær. Omvendt benævnes den polær, hvis den stationære fase er polær. Til den mobile fase bruges helium, der kommer fra en trykflaske. Denne gas, der kaldes bæregassen, strømmer gennem kolonnen og passerer for enden en detektor. Lightergassen, der ønskes analyseret, sprøjtes ind i bæregassen. Undervejs gennem den upolære kolonne kan stofferne i lightergassen binde sig til den stationære fase og frigøre sig igen til den mobile fase. Stoffernes kogepunkt afgør, hvor lang tid de er om at passere kolonnen. Detektoren registrerer ændringer i den gasblanding, der passerer. Når et stof kommer forbi detektoren, sendes et elektrisk signal videre til en skriver, der optegner et chromatogram. Signalhøjden kan justeres med en attenuator-knap, så toppene får en passende størrelse på chromatogrammet. Chromatogrammet viser, hvor lang tid de forskellige stoffer i lightergassen har opholdt sig i kolonnen. Arealet under de forskellige toppe er et mål for mængden af de forskellige stoffer i blandingen (stofmængde-%). Forarbejde 1. Tegn strukturformler for de to isomere butanmolekyler og for alkaner med lavere molar masse i et kemisk tegneprogram, og byg 3D-modeller af molekylerne. 2. Find stoffernes kogepunkter i et kemisk tabelværk. 3. Kommenter kogepunkternes indbyrdes værdi. 4. Undersøg, om der er R- og S-sætninger for butan og andre alkaner med samme eller lavere molar masse. 5. Hvorfor benyttes den upolære kolonne ved dette forsøg? 28 Kend kemien 1 Analyse af lightergas 1/3

39 Udførelse Reguler tilstrømningen af bæregassen fra trykflasken med helium til ca. 40 ml/min ved hjælp af reduktionsventilen. Tænd for gaschromatografen og indstil detektorstrømmen til 150 ma (Gow Mac 200 ma) og indstil ovnens temperatur til 20 C. Attenuatoren stilles på 2 (kan evt. med fordel ændres i løbet af forsøget). Skriveren indstilles: 10 mv/cm og 2 cm/min. Engangshandsken fyldes med lightergas fra refillen. Der bindes en knude på handsken. Sprøjtens kanyle stikkes ind i handsken, og 5 ml gas opsamles. Injicer de 5 ml lightergas samtidig med, at papirfremføringen startes på skriveren. Når alle stoffer i blandingen er kommet igennem kolonnen, stoppes skriveren, og relevante oplysninger noteres på chromatogrammet. Først ses en meget kraftig top, der skyldes atmosfærisk luft. Bortskaffelse af kemikalier Ingen kemikalierester til opsamling. Efterbehandling 1. Hvor mange stoffer indeholder lightergas? Brug chromatogrammet i din begrundelse. 2. Giv forslag til, hvilke stoffer der er tale om, idet du bl.a. sammenholder chromatogrammet med stoffernes kogepunkter. 3. Foreslå et forsøg med gaschromatografen, der påviser de stoffer, som findes i lightergassen. 4. Mål arealet under de forskellige toppe undtagen lufttoppen, der er den første i chromatogrammet, ved at udregne arealet af den trekant, der bedst svarer til toppen. Apparatur Gaschromatograf: (Fx model fra Mikrolab eller Gow Mac) skriver eller computer glassprøjte, 5 ml engangshandske Kemikalier He-trykflaske med reduktionsventil refill (til lightergas) med slange Sikkerhed 29 Kend kemien 1 Analyse af lightergas 2/3