Forsøk i Kjemi 1

Klassiske kjemi-1-forsøk du kan gjøre med standard skoleutstyr. Hvert forsøk har utstyr, farer, framgangsmåte, vanlige feil og et eksempel på hvordan rapporten kan se ut. Les labrapportmalen først, og husk alltid vernebriller og å følge lærerens sikkerhetsregler på laben.

Labrapportmal

En labrapport følger nesten alltid samme struktur. Under er de faste delene med kort veiledning. I hvert forsøk ser du et konkret eksempel på hvordan delene fylles ut for akkurat det forsøket.

Hensikt og problemstilling
Skriv i én eller to setninger hva du vil finne ut, måle eller påvise, og hvilken sammenheng du undersøker. Formuler det gjerne som et spørsmål du kan teste.
Teori
Forklar kort kjemien bak: skriv opp de balanserte reaksjonsligningene, definer begrepene du bruker, og si hva du forventer ut fra teorien.
Utstyr
List opp alt utstyr og alle kjemikalier, med konsentrasjoner og mengder der det er relevant. Ta med sikkerhetsutstyr som vernebriller og hansker.
Framgangsmåte
Beskriv hva du gjorde steg for steg, så en annen kan gjenta forsøket. Skriv i fortid, ikke som en kommandoliste.
Resultater
Før observasjoner og målinger i en tabell med enheter, for eksempel farge, felling, volum eller tid. Regn ut det du er ute etter, og lag gjerne en graf der det gir mening.
Feilkilder
Vurder hva som kan ha påvirket resultatet, og om feilen gjør resultatet for høyt eller for lavt. Ikke bare skriv at det kan være feil.
Konklusjon
Svar på problemstillingen ut fra observasjonene og tallene dine, sammenlign med det teorien forutsier, og vurder hvor godt forsøket svarte på spørsmålet.

Se hvordan malen fylles ut, med den konkrete vrien, i hvert forsøk under.

Analyse og påvisning

Flammeprøve for å påvise metallioner

Hvilken farge gir ulike metallioner i en flamme, og kan fargen brukes til å identifisere ionet?

Utstyr

bunsenbrenner eller gassbrenner
nikromtråd eller magnesiatråd i holder, eventuelt trepinner som er lagt i vann
små mengder salter: natriumklorid, kaliumklorid, kalsiumklorid, litiumklorid og kobber(II)sulfat
fortynnet saltsyre i et lite beger til å rense tråden
koboltblått glass for å se kaliumfargen tydeligere
urglass eller små begre til saltene
vernebriller

Farer og sikkerhet

Åpen flamme. Fest langt hår og løse klær, og bruk vernebriller.
Kobber(II)sulfat er helseskadelig. Bruk små mengder, unngå hudkontakt og vask hendene etterpå.
Saltsyra til rensing er sur og irriterende. Unngå hudkontakt og skyll søl med mye vann.
Ikke ta på den varme tråden eller holderen.

Framgangsmåte

Tenn brenneren og still inn en blå, ikke-lysende flamme.
Rens tråden ved å dyppe den i saltsyre og holde den i flammen til den ikke lenger farger flammen gul.
Dypp den rene tråden i det første saltet og hold det i den varme delen av flammen.
Noter fargen på flammen med en gang.
Rens tråden mellom hver prøve og gjenta for de andre saltene.
Se på kaliumflammen gjennom koboltblått glass for å skille den fra natrium.

Vanlige feil

Forurenset tråd gir gul natriumfarge over alt. Rens tråden i saltsyre og glød den mellom hver prøve.
Ser etter fargen for sent. Noen farger er kortvarige, så se med en gang saltet føres inn i flammen.
Kalium ser fiolett ut, men skjules lett av natrium. Se på flammen gjennom koboltblått glass for å skille dem.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Identifisere metallioner i ulike salter ut fra fargen de gir en flamme.

Teori

Når metallioner varmes opp, blir elektroner eksitert til høyere energinivå. Når de faller tilbake, sendes energien ut som lys med en bestemt bølgelengde, og hvert grunnstoff gir en karakteristisk farge. Natrium gir gult, kalium fiolett, litium rødt, kalsium teglrødt og kobber grønt til blågrønt lys.

Resultater

Natriumklorid ga en kraftig gul flamme. Kaliumklorid ga en svak fiolett farge, tydeligere gjennom koboltglasset. Litiumklorid ga karminrød, kalsiumklorid teglrød til oransje, og kobber(II)sulfat en grønn til blågrønn flamme.

Feilkilder

Rester av natrium på tråden gir et gult skjær i alle prøvene. Kortvarige farger kan overses hvis man ser for sent. Kaliumfargen er svak og lett å blande med natrium.

Konklusjon

Hvert metallion ga sin egen farge, og fargene stemte med teorien, så flammeprøve kan brukes til å påvise disse ionene.

Fellingsreaksjon som påviser halogenidioner med sølvnitrat

Kan klorid-, bromid- og jodidioner skilles fra hverandre ut fra fargen på fellingen med sølvnitrat?

Utstyr

reagensrør i stativ
fortynnet sølvnitratløsning, ca. 0,1 M
løsninger av natriumklorid, natriumbromid og natriumjodid, ca. 0,1 M
fortynnet salpetersyre til å surgjøre prøvene
dråpeteller eller pipette
vernebriller og hansker

Farer og sikkerhet

Sølvnitrat gir mørke flekker på hud og klær som ikke går bort med det første. Bruk hansker.
Sølvnitrat og fortynnet salpetersyre er etsende og irriterende. Bruk vernebriller og skyll søl med mye vann.
Løsningene skal ikke helles rett i vasken. Samle sølvholdig avfall etter lærerens anvisning.

Framgangsmåte

Ha noen milliliter av hver halogenidløsning i hvert sitt reagensrør.
Tilsett noen dråper fortynnet salpetersyre i hvert rør for å unngå andre fellinger.
Tilsett noen dråper sølvnitratløsning i hvert rør.
Noter fargen på fellingen som dannes i hvert rør.
Sammenlign fargene på de tre fellingene ved siden av hverandre.

Vanlige feil

Bruker for mye løsning. Noen få dråper av hver holder.
Bruker samme pipette til flere løsninger og forurenser dem. Bruk egen pipette til hver løsning.
Forveksler fargene på fellingene. Se i godt lys og sammenlign rørene ved siden av hverandre.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Påvise klorid-, bromid- og jodidioner ved felling med sølvnitrat.

Teori

Sølvioner danner tungtløselige salter med halogenidioner. For klorid er ioneligningen Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s). AgCl er hvit, AgBr er svakt gul (kremfarget) og AgI er tydelig gul. Fargen skiller ionene fra hverandre.

Resultater

Natriumklorid ga en hvit felling, natriumbromid en kremfarget til svakt gul felling, og natriumjodid en tydelig gul felling.

Feilkilder

Svak belysning gjør det vanskelig å skille hvit fra kremfarget. En forurenset pipette kan gi feil felling. For mye sølvnitrat endrer ikke fargen, men sløser med kjemikalier.

Konklusjon

Fargen på sølvfellingen viste hvilket halogenid som var til stede, i tråd med teorien, så metoden egner seg til å skille de tre ionene.

Påvise oksygen og karbondioksid

Hvordan kan vi påvise oksygen med en glødende pinne og karbondioksid med kalkvann?

Utstyr

reagensrør med propper
3 % hydrogenperoksid fra apotek
litt brunstein (mangan(IV)oksid), eller et stykke rå potet eller gjær som katalysator
trepinne eller fyrstikk til glødende pinne
kalkvann, altså mettet kalsiumhydroksidløsning
natron og eddik, eller et sugerør å blåse gjennom, for å lage karbondioksid
gassavledningsrør eller en bøyd slange hvis du vil lede gassen ned i kalkvannet
vernebriller

Farer og sikkerhet

Hydrogenperoksid kan irritere hud og øyne. Bruk vernebriller.
Åpen flamme ved den glødende pinnen. Fest langt hår.
Brunstein (mangan(IV)oksid) er skadelig ved svelging. Håndter forsiktig og vask hendene etterpå.
Ikke prop reagensrøret med natron og eddik helt tett. Trykket fra karbondioksiden kan skyte ut proppen. Bruk et gassavledningsrør, eller rist kalkvannet sammen med gassen i et åpent rør.

Framgangsmåte

Ha litt hydrogenperoksid i et reagensrør og tilsett en liten bit katalysator (brunstein, potet eller gjær).
Når det bobler oksygen, før en glødende, ikke brennende, trepinne ned i røret.
Se om pinnen blusser opp til flamme, som viser at det er oksygen.
Lag karbondioksid ved å blande natron og eddik i et rør, eller ved å blåse luft gjennom et sugerør ned i kalkvann.
Led gassen ned i kalkvannet, eller rist kalkvannet sammen med gassen.
Se om kalkvannet blir uklart og melkeaktig, som viser at det er karbondioksid.

Vanlige feil

Pinnen er ikke glødende nok. Blås den til den gløder rødt uten flamme før du fører den ned i røret.
For lite gass i røret. La reaksjonen få gå litt før du tester.
Rister ikke kalkvannet lenge nok med gassen, så det ikke rekker å bli uklart.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Påvise oksygen med en glødende pinne og karbondioksid med kalkvann.

Teori

Oksygen får en glødende pinne til å blusse opp fordi det holder forbrenningen ved like. Hydrogenperoksid spaltes til vann og oksygen: 2 H₂O₂(aq) → 2 H₂O(l) + O₂(g), og en katalysator gjør reaksjonen raskere. Karbondioksid gjør kalkvann uklart fordi det dannes tungtløselig kalsiumkarbonat: CO₂(g) + Ca(OH)₂(aq) → CaCO₃(s) + H₂O(l).

Resultater

Den glødende pinnen blusset opp til flamme i røret med hydrogenperoksid og katalysator. Kalkvannet ble melkehvitt og uklart da vi ledet karbondioksid ned i det.

Feilkilder

For lite oppsamlet gass gjør utslaget svakt. En pinne med flamme i stedet for glød gir usikkert resultat for oksygen. Gammelt kalkvann reagerer svakere.

Konklusjon

Pinnen blusset opp, som bekrefter oksygen, og kalkvannet ble uklart, som bekrefter karbondioksid. Begge påvisningsmetodene fungerte.

Påvise krystallvann i kobbersulfat

Inneholder blått kobbersulfat vann bundet i krystallene, og hvor stor del av massen er dette krystallvannet?

Utstyr

blått kobbersulfat (kobbersulfat pentahydrat)
en digel eller et varmefast reagensrør
gassbrenner eller kokeplate
vekt
vernebriller og en holder eller tang
eventuelt litt vann til å vise reaksjonen tilbake

Farer og sikkerhet

Kobbersulfat er helseskadelig og miljøfarlig. bruk vernebriller og hansker, og samle avfallet.
Digelen og stoffet blir svært varmt. bruk tang og la det avkjøles før veiing.
Ikke varm for hardt, så stoffet spruter.

Framgangsmåte

Vei en kjent mengde blått kobbersulfat i digelen.
Varm forsiktig og se at det blå stoffet blir hvitt etter hvert som vannet drives av.
Varm til fargen ikke endrer seg mer, og la avkjøle.
Vei det hvite stoffet og regn ut hvor mye masse som er tapt som vann.
Tilsett noen dråper vann på det hvite stoffet og se at den blå fargen kommer tilbake.

Vanlige feil

Veier ikke stoffet før og etter oppvarming, så du kan ikke regne ut vanntapet.
Varmer for kort, så ikke alt vannet drives av. varm til fargen er jevnt hvit.
Veier mens stoffet ennå er varmt, som gir feil masse og kan skade vekta.
Varmer så hardt at selve saltet begynner å brytes ned.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Vise at blått kobbersulfat inneholder krystallvann, og bestemme hvor stor masseandel vannet utgjør.

Teori

Blått kobbersulfat er et hydrat, der vannmolekyler er bundet inn i krystallstrukturen. Ved oppvarming drives vannet av som damp, og det blå stoffet blir til hvitt vannfritt kobbersulfat. Massen som forsvinner, er krystallvannet. Fordi den blå fargen skyldes de bundne vannmolekylene, kommer fargen tilbake når man tilsetter vann.

Resultater

5,0 gram blått salt ble til cirka 3,2 gram hvitt salt etter oppvarming, altså et vanntap på rundt 1,8 gram, omtrent 36 prosent av massen. Da vi dryppet vann på det hvite stoffet, ble det blått igjen.

Feilkilder

Kanskje ikke alt vannet ble drevet av, eller stoffet tok opp litt fuktighet fra lufta før veiing. Litt stoff kan ha spruttet ut ved for hard varme.

Konklusjon

Massen sank ved oppvarming og fargen kom tilbake med vann, noe som viser at det blå saltet inneholder krystallvann. Den målte vannandelen var nær den teoretiske for kobbersulfat pentahydrat.

Syrer og baser

Syre-base-titrering med fenolftalein

Hva er konsentrasjonen av en saltsyreløsning, målt ved titrering med natriumhydroksid av kjent konsentrasjon?

Utstyr

byrette på 50 mL med stativ og klemme
pipette på 25 mL med pipettefyller
erlenmeyerkolbe
natriumhydroksidløsning med kjent konsentrasjon, ca. 0,10 M
saltsyre med ukjent konsentrasjon, ca. 0,1 M
fenolftalein som indikator
vaskeflaske med destillert vann
vernebriller og hansker

Farer og sikkerhet

Natriumhydroksid og saltsyre er etsende, også i fortynnet form. Bruk vernebriller og hansker.
Skyll søl på hud straks med mye vann.
Sug aldri opp syre eller base med munnen. Bruk alltid pipettefyller.

Framgangsmåte

Fyll byretten med natriumhydroksidløsning av kjent konsentrasjon og noter startvolumet.
Pipetter 25,0 mL saltsyre over i erlenmeyerkolben.
Tilsett noen dråper fenolftalein.
Tilsett base fra byretten mens du svinger kolben, og langsommere mot slutten.
Stopp når løsningen akkurat blir svakt rosa og fargen holder seg i omtrent 30 sekunder.
Noter sluttvolum og regn ut forbrukt volum base. Gjenta til to målinger stemmer godt overens.

Vanlige feil

Fyller ikke byrettespissen, så det blir luft under kranen. Fyll spissen før du noterer startvolum.
Leser av byretten fra feil vinkel. Les av nederst i menisken i øyehøyde.
Tilsetter base forbi omslaget. Tilsett dråpevis mot slutten.
Bruker for mye indikator. Noen få dråper holder.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Bestemme konsentrasjonen av en saltsyreløsning ved titrering med natriumhydroksid av kjent konsentrasjon.

Teori

Ved nøytralisasjon reagerer syre og base: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l). Ved ekvivalenspunktet er n(NaOH) = n(HCl). Fenolftalein er fargeløs i surt og rosa i basisk, så fargeomslaget markerer punktet. Konsentrasjonen finnes av c(HCl) = n(HCl) / V(HCl).

Resultater

Vi pipetterte 25,0 mL HCl og brukte i snitt 24,6 mL 0,100 M NaOH. n(NaOH) = 0,0246 L · 0,100 mol/L = 2,46·10⁻³ mol. Da er n(HCl) = 2,46·10⁻³ mol, og c(HCl) = 2,46·10⁻³ mol / 0,0250 L = 0,098 mol/L.

Feilkilder

Byretten kan leses av på omtrent 0,05 mL. Å gå litt forbi omslaget gir for høyt baseforbruk og dermed for høy beregnet konsentrasjon. Dårlig skylt utstyr endrer volumene litt.

Konklusjon

Vi fant c(HCl) ≈ 0,098 mol/L. Titreringene ga godt samsvarende volumer, så resultatet er pålitelig.

pH i husholdningsstoffer med rødkål

Er vanlige husholdningsstoffer sure, nøytrale eller basiske, målt med rødkål som indikator?

Utstyr

rødkål og kokende vann, eller ferdig rødkåltrekk
kniv og varmebestandig beger til å lage trekket
sil
små glass eller reagensrør til prøvene
husholdningsstoffer: sitronsaft, eddik, kullsyreholdig vann, springvann, natronløsning og såpevann
universalindikatorpapir med fargeskala til sammenligning
vernebriller

Farer og sikkerhet

Vær forsiktig med det kokende vannet når du lager trekket.
Ikke smak på prøvene.
Ikke bland ulike rengjøringsmidler. Noen kombinasjoner kan gi farlige gasser. Bruk bare små mengder milde husholdningsstoffer.

Framgangsmåte

Lag rødkåltrekk ved å ha oppkuttet rødkål i kokende vann til vannet blir tydelig fiolett, og sil av.
Ha litt av hvert husholdningsstoff i hvert sitt glass.
Tilsett like mye rødkåltrekk i hvert glass og noter fargen.
Mål også pH på de samme prøvene med universalindikatorpapir.
Ranger stoffene fra surt til basisk ut fra fargen på rødkålindikatoren.

Vanlige feil

Bruker skittent glass, så fargen blir påvirket av rester.
Tar for mye av stoffet, så fargen blir mørk og vanskelig å tolke.
Sammenligner ikke med en nøytral prøve, for eksempel vann, som referanse.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Undersøke om vanlige husholdningsstoffer er sure, nøytrale eller basiske ved hjelp av rødkål som indikator.

Teori

pH er et mål på surhet, definert som pH = -log[H₃O⁺]. Lav pH er surt, pH 7 er nøytralt og høy pH er basisk. Rødkål inneholder antocyaniner som skifter farge med pH: rød til rosa i surt, fiolett ved nøytralt og grønt til gult i basisk.

Resultater

Sitronsaft og eddik ble røde, som viser surt. Kullsyreholdig vann ble rosa. Springvann ble fiolett, altså omtrent nøytralt. Natronløsning og såpevann ble blågrønne, som viser basisk. Universalindikatoren ga omtrent pH 2 til 3 for eddik og pH 9 for natronløsning.

Feilkilder

Fargene er vanskelige å tolke i overgangsområdene. Ulik mengde stoff gir ulik nyanse. Springvann er ikke helt nøytralt.

Konklusjon

Rødkål virket som en syre-base-indikator og skilte tydelig sure fra basiske stoffer, i samsvar med målingene med universalindikator.

Lage salt ved nøytralisering

Kan vi lage et rent salt ved å nøytralisere en syre med en base, og hva blir igjen når vi damper bort vannet?

Utstyr

fortynnet saltsyre
natronlut (natriumhydroksidløsning) eller natron
universalindikator eller pH-papir
begerglass, fordampningsskål og pipette
kokeplate eller vannbad til inndamping
vernebriller og hansker

Farer og sikkerhet

Både saltsyre og natronlut er etsende. bruk vernebriller og hansker, og skyll straks ved søl.
Inndampingen gir varm skål og damp. bruk holder og pass på sprut.
Ikke smak på saltet, selv om det ligner koksalt.

Framgangsmåte

Ha en kjent mengde saltsyre i et beger.
Tilsett base litt etter litt mens du sjekker pH på en dråpe med pH-papir.
Stopp når løsningen er nøytral, altså pH rundt 7.
Hell den nøytrale løsningen i en fordampningsskål.
Damp forsiktig bort vannet og se saltkrystallene som blir igjen.

Vanlige feil

Tilsetter for mye base, så løsningen blir basisk og saltet urent. stopp ved nøytral pH.
Bruker for mye indikator, så den forurenser saltet. bruk pH-papir på en dråpe i stedet.
Damper inn for hardt, så saltet spruter og kan brenne seg.
Måler ikke pH underveis, så du treffer ikke nøytralpunktet.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Lage et salt ved å nøytralisere saltsyre med en base og dampe bort vannet, og forstå hva som skjer i reaksjonen.

Teori

Når en syre nøytraliseres av en base, reagerer hydrogenioner fra syren med hydroksidioner fra basen og danner vann. Ionene som blir igjen, her natrium og klorid, danner et salt. Nøytraliserer vi saltsyre med natronlut, blir saltet natriumklorid, altså vanlig koksalt. Når vannet dampes bort, krystalliserer saltet ut.

Resultater

Løsningen ble nøytral (pH rundt 7) da vi hadde tilsatt passe mye base. Etter inndamping satt det igjen hvite krystaller i skåla, som lignet vanlig salt.

Feilkilder

Det var lett å tilsette litt for mye base rett ved nøytralpunktet. Rester av indikator kunne farge saltet. Litt salt kan ha spruttet ut ved inndampingen.

Konklusjon

Vi nøytraliserte syren til pH rundt 7 og fikk hvite saltkrystaller etter inndamping, i tråd med at syre og base danner salt og vann. Forsøket viser sammenhengen mellom nøytralisering og saltdanning.

Reaksjonsfart

Reaksjonsfart med marmor og saltsyre

Hvordan påvirker konsentrasjon, overflate og temperatur farten på reaksjonen mellom marmor og saltsyre?

Utstyr

marmorbiter (kalsiumkarbonat) og litt knust marmor eller marmorpulver
fortynnet saltsyre i to konsentrasjoner, for eksempel 1 M og 2 M
begerglass eller erlenmeyerkolbe
kjøkkenvekt eller stoppeklokke (telefon)
termometer og eventuelt varmt vannbad for temperaturforsøket
vernebriller og hansker

Farer og sikkerhet

Fortynnet saltsyre er etsende. Bruk vernebriller og hansker, og skyll søl med mye vann.
Reaksjonen gir karbondioksid. Gjør forsøket i et romslig, godt ventilert rom.

Framgangsmåte

Vei opp like mye marmor til hvert forsøk.
Hell en fast mengde saltsyre i begeret og start klokka i det marmoren tilsettes.
Mål tiden til boblingen stopper, eller følg massetapet på vekta over tid.
Gjenta med sterkere saltsyre for å teste konsentrasjon.
Gjenta med marmorpulver mot hele biter for å teste overflate.
Gjenta ved høyere temperatur med varmt vannbad for å teste temperatur. Endre bare én variabel om gangen.

Vanlige feil

Endrer flere ting samtidig. Endre bare én variabel om gangen: konsentrasjon, overflate eller temperatur.
Bruker ulik mengde marmor eller syre mellom forsøkene.
Måler ikke tiden fra samme startpunkt hver gang.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Undersøke hvordan konsentrasjon, overflate og temperatur påvirker reaksjonsfarten mellom marmor og saltsyre.

Teori

Reaksjonen er CaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g). Ut fra kollisjonsteorien øker reaksjonsfarten med høyere konsentrasjon, større overflate og høyere temperatur, fordi partiklene kolliderer oftere og med mer energi. Massen synker etter hvert som karbondioksid slipper ut.

Resultater

Med 1,0 M HCl stoppet boblingen etter ca. 90 s, med 2,0 M etter ca. 45 s. Marmorpulver reagerte ferdig på ca. 25 s, mot ca. 90 s for hele biter. Ved 40 °C gikk reaksjonen omtrent dobbelt så fort som ved 20 °C.

Feilkilder

Marmorbitene hadde ulik størrelse, så overflaten var ikke helt lik. Temperaturen i vannbadet var ikke helt stabil. Det er vanskelig å se nøyaktig når boblingen stopper.

Konklusjon

Reaksjonsfarten økte med konsentrasjon, overflate og temperatur, slik kollisjonsteorien forutsier.

Reaksjonsfart og temperatur med brusetablett

Hvordan påvirker temperaturen i vannet hvor fort en brusetablett løser seg opp?

Utstyr

brusetabletter av samme type og størrelse
tre glass med samme vannmengde
vann ved ulike temperaturer: kaldt fra kjøleskap, romtemperert og varmt fra springen
termometer
stoppeklokke (telefon)

Farer og sikkerhet

Bruk ikke kokende vann. Varmt springvann er varmt nok og gir mindre fare for å brenne seg.

Framgangsmåte

Fyll like mye vann i tre glass: ett kaldt, ett romtemperert og ett varmt.
Mål og noter temperaturen i hvert glass.
Slipp en hel brusetablett i det første glasset og start klokka samtidig.
Stopp klokka når tabletten er helt oppløst.
Gjenta med de andre temperaturene, og bruk samme type og størrelse tablett hver gang.

Vanlige feil

Bruker ulik vannmengde i glassene.
Antar temperaturen i stedet for å måle den.
Starter klokka til ulik tid. Start i det tabletten treffer vannet.
Bruker tabletter av ulik størrelse eller type.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Undersøke hvordan temperaturen påvirker hvor fort en brusetablett løser seg opp.

Teori

En brusetablett inneholder natriumhydrogenkarbonat og en syre som reagerer i vann og danner karbondioksid. Ut fra kollisjonsteorien gir høyere temperatur raskere reaksjon, fordi partiklene beveger seg fortere og kolliderer oftere og hardere. Vi forventer derfor kortere oppløsningstid ved høyere temperatur.

Resultater

Ved 5 °C tok oppløsningen ca. 95 s, ved 20 °C ca. 48 s og ved 40 °C ca. 22 s. Tiden ble omtrent halvert for hver økning på rundt 15 grader.

Feilkilder

Vannmengden var ikke helt lik i alle glassene. Det er vanskelig å se nøyaktig når tabletten er helt oppløst. Temperaturen sank litt underveis i det varme glasset.

Konklusjon

Oppløsningstiden ble kortere ved høyere temperatur, så reaksjonsfarten øker med temperaturen, i tråd med teorien.

Konsentrasjonens virkning på reaksjonsfart

Hvordan påvirker konsentrasjonen av en reaktant hvor raskt en reaksjon går, målt med tiden det tar før en løsning blir uklar?

Utstyr

natriumtiosulfatløsning
fortynnet saltsyre
flere begerglass og en målesylinder
vann til å fortynne tiosulfatet
et ark med et kryss eller en markering under glasset
klokke, vernebriller og god ventilasjon

Farer og sikkerhet

Reaksjonen danner litt svoveldioksid, som irriterer luftveiene. arbeid i avtrekk eller godt ventilert rom, med små mengder.
Fortynnet saltsyre er etsende. bruk vernebriller.
Hell restene som anvist av læreren.

Framgangsmåte

Lag flere tiosulfatløsninger med ulik konsentrasjon ved å fortynne med vann, men hold totalvolumet likt.
Sett et glass over et kryss på et ark.
Tilsett en fast mengde saltsyre og start klokka samtidig.
Stopp klokka når krysset akkurat ikke lenger er synlig gjennom den uklare løsningen.
Gjenta for hver konsentrasjon og sammenlign tidene.

Vanlige feil

Endrer flere ting samtidig. hold temperatur og syremengde fast, og varier kun tiosulfat-konsentrasjonen.
Ser på krysset fra ulik vinkel eller i ulikt lys hver gang, så sluttpunktet blir ujevnt. se rett ned hver gang.
Bruker ulikt totalvolum i glassene. fortynn så totalvolumet er likt, bare konsentrasjonen endres.
Starter klokka for sent, ikke i det syren tilsettes.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Undersøke hvordan konsentrasjonen av natriumtiosulfat påvirker reaksjonsfarten med saltsyre, målt som tiden til løsningen blir uklar.

Teori

Når tiosulfat reagerer med syre, dannes det fint fordelt svovel som gjør løsningen uklar. Jo høyere konsentrasjon av tiosulfat, jo flere partikler per volum, og desto oftere kolliderer de med syre. Kollisjonsteorien sier at flere kollisjoner gir høyere reaksjonsfart, så høyere konsentrasjon bør gi kortere tid til krysset forsvinner.

Resultater

Med full konsentrasjon forsvant krysset etter cirka 20 sekunder. Fortynnet til det halve tok det rundt 40 sekunder, og ved en firedel rundt 80 sekunder. Tiden økte tydelig når konsentrasjonen sank.

Feilkilder

Det var en skjønnssak akkurat når krysset var borte. Temperaturen var ikke helt lik mellom forsøkene. Litt svoveldioksid slapp ut.

Konklusjon

Høyere konsentrasjon ga kortere tid, altså høyere reaksjonsfart, i tråd med kollisjonsteorien. Forsøket viser at reaksjonsfart øker med konsentrasjonen av reaktantene.

Katalysatorens virkning på reaksjonsfart

Hvordan endrer en katalysator reaksjonsfarten, uten selv å bli brukt opp, når hydrogenperoksid brytes ned?

Utstyr

hydrogenperoksid (for eksempel 3 til 6 prosent)
en katalysator, for eksempel litt brunstein (mangandioksid) eller et stykke rå lever eller potet
reagensrør eller et lite begerglass
vernebriller
en glødende trepinne til å teste gassen

Farer og sikkerhet

Hydrogenperoksid kan svi i øyne og på hud, og reaksjonen kan skumme kraftig. bruk vernebriller og små mengder.
Brunstein er helseskadelig. ikke ta på med hendene, og vask etterpå.
Reaksjonen kan bli varm.

Framgangsmåte

Ha lik mengde hydrogenperoksid i to rør.
La det ene røret stå urørt som kontroll.
Tilsett litt katalysator i det andre røret og observer hvor raskt det bruser.
Test gassen med en glødende trepinne. den blusser opp i oksygen.
Fisk gjerne ut katalysatoren, skyll den og vis at den fortsatt virker på en ny porsjon.

Vanlige feil

Sammenligner ikke med en kontroll uten katalysator, så du ser ikke effekten.
Bruker gammelt, svekket hydrogenperoksid som reagerer lite uansett.
Tror katalysatoren blir brukt opp. den kan brukes om igjen, og det er nettopp poenget.
Bruker for mye katalysator på en gang, så det skummer over.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Vise at en katalysator øker reaksjonsfarten for nedbrytingen av hydrogenperoksid uten selv å bli brukt opp.

Teori

Hydrogenperoksid brytes langsomt ned til vann og oksygen av seg selv. En katalysator senker aktiveringsenergien, altså den energibarrieren reaksjonen må over, slik at flere kollisjoner fører fram og farten øker. Katalysatoren deltar i reaksjonen, men gjendannes, så den ikke forbrukes. Oksygenet som frigjøres, får en glødende pinne til å blusse.

Resultater

Kontrollen uten katalysator ga bare noen få bobler. Med brunstein begynte det å bruse kraftig med en gang, og en glødende pinne blusset opp i åpningen. Da vi skylte katalysatoren og brukte den på nytt, virket den like godt.

Feilkilder

Mengden katalysator var vanskelig å måle nøyaktig. Konsentrasjonen på hydrogenperoksidet var ikke helt sikker. Litt gass slapp ut før testen.

Konklusjon

Katalysatoren økte reaksjonsfarten kraftig og virket fortsatt etter bruk, slik teorien om katalyse forutsier. Forsøket viser at en katalysator senker aktiveringsenergien uten å forbrukes.

Energi i reaksjoner

Eksoterme og endoterme reaksjoner

Tar en reaksjon opp eller gir fra seg varme, og hvordan kan vi kjenne igjen eksoterme og endoterme prosesser ved å måle temperaturen?

Utstyr

et begerglass eller et isolert beger
termometer
for en eksoterm prosess: litt natriumhydroksid eller kalsiumklorid som løses i vann
for en endoterm prosess: sitronsyre og natron, eller ammoniumnitrat i vann
vann, skje og vernebriller

Farer og sikkerhet

Natriumhydroksid er sterkt etsende. bruk vernebriller og hansker, og små mengder. skyll straks ved søl.
Ikke ta på løsningene, og ikke smak.
Den eksoterme løsningen kan bli varm.

Framgangsmåte

Mål og noter temperaturen på litt vann i begeret.
Løs opp et eksotermt stoff (for eksempel kalsiumklorid) mens du rører, og følg med på temperaturen.
Skyll utstyret og gjenta med et endotermt system (for eksempel sitronsyre og natron i vann).
Noter høyeste og laveste temperatur i hvert tilfelle.
Bestem for hver prosess om den er eksoterm eller endoterm ut fra om temperaturen steg eller sank.

Vanlige feil

Rører ikke, så temperaturen blir ujevn og måles feil.
Måler ikke starttemperaturen på vannet før stoffet tilsettes.
Bruker for lite stoff, så temperaturendringen blir for liten til å merkes.
Blander sammen begrepene. eksoterm gir fra seg varme (temperaturen stiger), endoterm tar opp varme (temperaturen synker).

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Skille mellom eksoterme og endoterme prosesser ved å måle om temperaturen stiger eller synker når stoffer løses eller reagerer.

Teori

I en kjemisk prosess brytes gamle bindinger og dannes nye. Å bryte bindinger krever energi, å danne bindinger frigjør energi. Er summen at det frigjøres energi, blir omgivelsene varmere. det er eksotermt. Tar prosessen netto opp energi, blir omgivelsene kaldere. det er endotermt. Temperaturendringen forteller altså hvilken vei energien går.

Resultater

Da kalsiumklorid ble løst, steg temperaturen fra 20 til cirka 31 grader (eksotermt). Da sitronsyre og natron ble blandet i vann, sank temperaturen fra 20 til cirka 12 grader (endotermt).

Feilkilder

Begeret var ikke helt isolert, så noe varme lekket til eller fra omgivelsene. Mengdene var ikke nøyaktig avveid. Termometeret reagerte litt tregt.

Konklusjon

Den ene prosessen ga fra seg varme og den andre tok opp varme, slik at vi kunne skille eksotermt fra endotermt. Forsøket knytter temperaturendring til om en reaksjon frigjør eller krever energi.

Organisk kjemi

Framstille en ester

Kan vi lage en ester med kjennetegnende lukt ved å la en alkohol reagere med en karboksylsyre, og hva forteller lukten om produktet?

Utstyr

en alkohol, for eksempel etanol
en karboksylsyre, for eksempel eddiksyre eller salisylsyre
noen få dråper konsentrert svovelsyre som katalysator
reagensrør og et varmt vannbad
et begerglass med kaldt vann til å lukte over
vernebriller og hansker

Farer og sikkerhet

Konsentrert svovelsyre er sterkt etsende. bruk vernebriller og hansker, og bare noen få dråper. Læreren håndterer syren.
Etanol er brannfarlig. varm ALDRI over åpen flamme. bruk vannbad, vekk fra varmekilder.
Lukt forsiktig ved å vifte damp mot deg, ikke stikk nesen ned i røret.

Framgangsmåte

Bland litt alkohol og karboksylsyre i et reagensrør.
Tilsett noen få dråper konsentrert svovelsyre som katalysator (læreren gjør dette).
Sett røret i et varmt vannbad noen minutter.
Hell blandingen forsiktig over i et beger med kaldt vann.
Vift dampen mot deg og kjenn på den karakteristiske, ofte fruktige lukten av esteren.

Vanlige feil

Varmer med åpen flamme. det er farlig med etanol. bruk alltid vannbad.
Bruker for mye svovelsyre. bare noen få dråper trengs som katalysator.
Lukter feil, med nesen rett i røret. vift dampen mot deg.
Heller esteren rett i vasken. samle organisk avfall.

Slik kan rapporten se ut

Hensikt

Framstille en ester ved forestring av en alkohol og en karboksylsyre, og kjenne igjen produktet på lukten.

Teori

En ester dannes når en alkohol reagerer med en karboksylsyre, og det spaltes av vann. Reaksjonen kalles forestring, og konsentrert svovelsyre virker som katalysator og trekker til seg vannet så likevekten forskyves mot ester. Mange estere har sterk, fruktig lukt og finnes i frukt og som aroma. Lukten er derfor et enkelt kjennetegn på at en ester er dannet.

Resultater

Etter oppvarming og helling i kaldt vann kjente vi en tydelig, søtlig og fruktig lukt, tegn på at det var dannet en ester. Uten svovelsyre var lukten mye svakere.

Feilkilder

Litt uomsatt syre og alkohol ga også lukt som forstyrret. Mengdene var omtrentlige. Vannbadstemperaturen varierte.

Konklusjon

Blandingen fikk en karakteristisk fruktig lukt, noe som tyder på at en ester ble dannet ved forestring, og katalysatoren gjorde reaksjonen tydelig raskere. Forsøket viser hvordan ester og lukt henger sammen i organisk kjemi.