exercise/krystallerigele.tex

   1 % category: unknown
   2 \chapter{Dyrke fargerike krystaller i gele.}
   3 \label{Krystaller} \index{Dyrke fargerike krystaller i gele|textbf}
   4
   5
   6
   7 \section*{Innledning}
   8 \index{Silikagel} Over en
   9 periode på flere dager vil store krystaller med forskjellig form og
  10 farve vokse frem i 5 forskjellige reagensrør, fylt med silikagel.
  11 \newline \index{Eddiksyre} \index{C$_{2}$H$_{3}$COOH}\index{Natriumsilikat}
  12
  13 \section*{Framgangsmåte}
  14 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 1:}}\\
  15 Hell 15 ml av en 1M eddiksyre løsning i et 50 ml begerglass. Bruk
  16 hansker og tilsett 2 ml av en 1M blyacetat-løsning. Rør løsningen
  17 godt. Mens du rører løsningen kraftig, heller du forsiktig 15 ml av
  18 natriumsilikat- løsningen opp i begerglasset.  Løsningen må blandes
  19 godt og røres hele tiden mens silikat-løsningen blir  tilsatt, hvis
  20 et område av blandingen blir basisk - vil bly kunne utfelles. \\
  21 \newline
  22 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ
  23 til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 5 til 30
  24 minutter).\\ \index{Kaliumjodid} Når dette har skjedd, hell 2 ml med
  25 2M kaliumjodid- løsning på toppen
  26 av reagensrøret med geleen og kork igjen reagensrøret.\\
  27 Plasser reagensrøret der det kan observeres uforstyrret over en
  28 periode på flere dager.\\
  29 \newline \index{Blyjodid}\index{Blyacetat}
  30 Kompakte gule krystaller av blyjodid vil dannes og vokse fra toppen
  31 av reagensrøret mot bunnen.\\
  32 \newline
  33 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 2:}}\\
  34 \newline
  35 Hell 15 ml av en 1M eddiksyre-løsning i et 50 ml begerglass. Tilsett
  36 2 ml av en 2M kaliumjodid- løsning og rør om med en glasstav. Mens
  37 du rører blandingen kraftig sammen, tilsettes forsiktig 15 ml av
  38 natriumsilikat- løsningen til blandingen i begerglasset.\\
  39 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ.
  40 La stå til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 5
  41 til 30
  42 minutter).\\
  43 \newline
  44 Bruk hansker og hell 2 ml av en 1M blyacetat- løsning oppå toppen av
  45 gelen i reagensrøret. Kork igjen reagensrøret og plasser det på et
  46 sted hvor du kan observere uforstyrret hva som skjer over en periode
  47 på flere
  48 dager.\\
  49 \newline
  50 Gule bregne-liknende krystaller av blyjodid vil dannes i gelen -
  51 starte på toppen og
  52 vokse nedover mot bunnen av reagensrøret.\\
  53 \newline
  54 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 3:}}\\
  55 \newline
  56 Hell 15 ml av en 1M eddiksyre-løsning i et 50 ml begerglass. Tilsett
  57 2 ml av en 2M kaliumjodid- løsning og rør om med en glasstav. Mens
  58 du rører blandingen kraftig sammen, tilsettes forsiktig 15 ml av
  59 natriumsilikat- løsningen til blandingen i begerglasset.\\
  60 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ.
  61 La stå til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 5
  62 til 30 minutter).\\ \index{Kaliumjodid}
  63 \newline \index{Kvikksølv(II)nitrat}
  64 Bruk hansker og hell 2 ml av en 1M kvikksølv(II)nitrat- løsning opp
  65 på toppen av gelen og kork igjen reagensrøret og plasser det på et
  66 sted hvor du kan observere uforstyrret hva som skjer over en periode
  67 på flere
  68 dager.\\
  69 \newline \index{Kvikksølv(II)jodid}
  70 Skarpe oransje  krystaller av kvikksølv(II)jodid vil dannes i gelen
  71 og vokse fra toppen og nedover mot bunnen av reagensrøret.\\
  72 \newline
  73 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 4:}}\\
  74 \newline
  75 Hell 7.5 ml av en 1M eddiksyre- løsning og 7.5 ml med destillert
  76 vann i et 50 ml begerglass. Rør kraftig om mens du tilsetter
  77 forsiktig 15 ml av en natriumsilikat- løsning til begerglasset. Hell
  78 blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ. La
  79 stå til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 2
  80 til 10 minutter).\\
  81 \newline \index{Kvikksølv(II)klorid}
  82 Ha på hansker, hell 5 ml av en 0.2M kvikksølv(II)klorid- løsning på
  83 toppen av gelen i reagensrøret og kork igjen reagensrøret - plasser
  84 det på et sted hvor du kan observere uforstyrret hva som skjer over
  85 en periode på flere
  86 dager.\\
  87 \newline \index{Kvikksølv(II)oksiklorid}
  88 Krystaller med  ulike former dannes av kvikksølv(II)oksiklorider i
  89 gelen og starter på toppen og sprer seg mot bunnen, mens det skjer
  90 en gradvis konvertering mellom de ulike krystallformene nedover i
  91 reagensrøret.\\
  92 \newline
  93 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 5:}}\\
  94 \newline \index{Tartarsyre}
  95 Hell 15 ml av en 1.5M tartarsyre- løsning i et 50 ml begerglass.
  96 Mens du rører løsningen kraftig, tilsetter du forsiktig 15 ml av
  97 natriumsilikat- løsningen til begerglasset.\\
  98 \newline
  99 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ.
 100 Sett en kork på reagensrøret. La stå til blandingen går over til å
 101 bli en gele (dette kan ta flere dager).\\
 102 \newline \index{Kobbersulfat}\index{Kaliumklorid}\index{Kaliumnitrat}
 103 Hell 2 ml av en 1M kobbersulfat- løsning, 2 ml av en 1M
 104 kaliumklorid- løsning og 2 ml av en 1M kaliumnitrat- løsning på
 105 toppen av gelen i reagensrøret og sett på korken.\\
 106 Plasser reagensrøret på et sted hvor du kan observere uforstyrret
 107 hva som skjer over en periode på flere dager.\\
 108 \newline \index{Kobber(II)tartrat}
 109 Med kobbersulfat får vi dannet mørke blå krystaller av ulike
 110 kobber(II)tartrater. Med kaliumklorid eller kaliumnitrat får vi
 111 dannet store klare krystaller av kaliumtartrater. Krystallene vil
 112 dannes på toppen og vokse nedover mot bunnen av reagensrøret.
 113 \index{Natriumortosilikat}
 114
 115 \section*{Teori}
 116 Litt om silikagel:\\
 117 \newline
 118 Når SiO$_{2}$ smeltes med natriumkarbonat, avspaltes karbondioksid
 119 og det dannes et vannløselig glass. Forskjellige silikater kan
 120 framstilles, som for eksempel kan dannes natriumortosilikat,
 121 Na$_{4}$SiO$_{4}$:
 122 \begin{equation}\label{natriumortosilikat}
 123     SiO_{2} + 2Na_{2}CO_{3} = Na_{4}SiO_{4} + 2CO_{2}
 124 \end{equation}
 125 Da kiselsyren er en svak syre, er ortosilikationet en tilsvarende
 126 sterk base og hydrolyserer: \index{Kiselsyre}
 127 \begin{equation}\label{hydrolyse av natriumortosilikat}
 128     SiO_{4}^{4-} (aq) + 3H_{2}O = SiO(OH)_{3}^{-} (aq) + 3OH^{-} (aq)
 129 \end{equation}
 130 eller
 131 \begin{equation}\label{hydrolyse av natriumortosilikat2}
 132     SiO_{4}^{4-} (aq) + 2H_{2}O = SiO_{2}(OH)_{2}^{2-} (aq) + 2OH^{-} (aq)
 133 \end{equation}
 134 Ved tilsetning av syre til en løsning av silikationer dannes en gel
 135 som består av polymeriserte kiselsyremolekyler: \index{Tørkemiddel}
 136 \begin{figure}[h]
 137  \centering
 138 \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/krystallerigele/kiselpoly}
 139 \caption{Polymeriserte kiselsyremolekyler.} \label{kiselpoly3}
 140 \end{figure}
 141 Geleen inneholder store mengder vann i hulrom i de polymeriserte
 142 kiselsyremolekylene. Når geleen varmes og dehydreres, trekker
 143 materialet seg sammen og blir hardt. Sluttproduktet blir kalt
 144 $"$silikagel$"$, selv om det ikke er en gel i ordets rette betydning.\\
 145 \newline
 146 Materialet har midlertid en overordentlig stor overflate og blir
 147 brukt som tørkemiddel eller som bærer av finfordlete
 148 katalysatorer.\\
 149 \noindent [utdrag fra Kofstad, Uorganisk kjemi, 205-206:1987]
 150
 151
 152
 153 \section*{Forsiktig}
 154 Kvikksølvdamp og en rekke kvikksølvforbindelser, særlig organiske
 155 forbindelser (f.eks. alkylforbindelser), er ekstremt giftige.
 156 HgCl$_{2}$ er ekstremt giftig, og virkningen består i at det
 157 koagulerer proteinet i levende celler. Forgiftningssymtomer er
 158 skjelving og psykiske forandringer. Sublimat rammer særlig nyrene og
 159 tykktarmen.\\
 160 Støv fra kvikksølvsalter er giftig og kan irritere huden og
 161 øynene.\\
 162 \newline
 163 Blyacetat er skadelig hvis en inntar saltet. En må også være
 164 forsiktig med støvet til blysaltene. Effekten av å bli utsatt for
 165 små mengder kan være kummulative, og forårsake at en mister
 166 appetitten og utvikler anemi.\\ Giftvirkningen av bly beror på at
 167 det er en inhibitor av enzymreaksjoner, og forstyrrer bl.a.
 168 biosyntesen av en jernholdig komponent som inngår i hemoglobin.\\
 169 \newline
 170 Konsentrert eddiksyre (iseddik) kan irritere  huden, og dampene er
 171 skadelige
 172 for øynene og respirasjonssystemet.\\
 173 Natriumsilikat- løsninger kan være sterkt basiske og langvarig
 174 eksponering bør unngås.
 175
 176
 177 \section*{Utstyr og kjemikalier}
 178 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 1:}}
 179
 180 \begin{itemize}[noitemsep]
 181   \item 15 ml 1M eddiksyre, HC$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$ (lages ved å helle 57 ml
 182 av konsentrert eddiksyre (17.5M) opp i 600 ml destillert vann. Tynn
 183 deretter ut denne løsningen til 1.0 liter)
 184   \item 2 ml 1M blyacetat, Pb(C$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$)$_{2}$ (lages
 185   ved åløse 380 gram med Pb(C$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$)$_{2}$ $\cdot$
 186   3H$_{2}$O i 600 ml destillert vann. Tynn løsningen deretter til
 187   1.0 liter)
 188   \item 15 ml løsning av natriumsilikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 189   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en kommersiell
 190   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 191   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 192   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 193   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 194   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 195   \item 2 ml 2M kaliumjodid, KI (lages ved å løse 332 gram med KI i
 196   600 ml destillert vann og tynne løsningen til 1.0 liter).
 197 \end{itemize}
 198 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 2:}}
 199
 200 Se kjemikalier for reagensrør 1.
 201
 202 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 3:}}
 203
 204 \begin{itemize}[noitemsep]
 205   \item 15 ml 1M eddiksyre, HC$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$ (lages ved å helle 57 ml
 206 av konsentrert eddiksyre (17.5M) opp i 600 ml destillert vann. Tynn
 207 deretter ut denne løsningen til 1.0 liter)
 208   \item 2 ml 2M kaliumjodid, KI (lages ved å løse 332 gram med KI i
 209   600 ml destillert vann og tynne løsningen til 1.0 liter).
 210   \item 15 ml løsning av natriumsislikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 211   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en komersiell
 212   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 213   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 214   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 215   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 216   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 217   \item 2 ml 1M kvikksølv(II)nitrat, Hg(NO$_{3}$)$_{2}$ (lages ved å løse 325
 218   gram Hg(NO$_{3}$)$_{2}$ i 600 ml destillert vann og tynne løsningen til 1.0
 219   liter)
 220 \end{itemize}
 221
 222 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 4:}}
 223
 224 \begin{itemize}[noitemsep]
 225   \item 7.5 ml 1M eddiksyre, HC$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$ (lages ved å helle 57 ml
 226 av konsentrert eddiksyre (17.5M) opp i 600 ml destillert vann. Tynn
 227 deretter ut denne løsningen til 1.0 liter)
 228   \item 7.5 ml destillert vann
 229   \item 15 ml løsning av natriumsislikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 230   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en komersiell
 231   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 232   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 233   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 234   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 235   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 236   \item 5 ml kvikksølv(II)klorid, HgCl$_{2}$ (lages ved å løse 50 gram
 237   HgCl$_{2}$ i 800 ml vann, for deretter å tynne denne løsningen til 1.0
 238   liter)
 239 \end{itemize}
 240
 241 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 5:}}
 242
 243 \begin{itemize}[noitemsep]
 244   \item 15 ml 1.5M tartarsyre, H$_{2}$C$_{4}$H$_{4}$O$_{6}$ (lages ved å løse 225 gram
 245   med H$_{2}$C$_{4}$H$_{4}$O$_{6}$ i 600 ml destillert vann og tynne
 246   denne løsningen til 1.0 liter)
 247   \item 15 ml løsning av natriumsislikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 248   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en komersiell
 249   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 250   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 251   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 252   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 253   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 254 \end{itemize}
 255
 256 \subsection*{\textbf{2 ml av følgende løsninger:}}
 257
 258 \begin{itemize}[noitemsep]
 259   \item 1M kobbersulfat- løsning, CuSO$_{4}$ (lages ved å løse 250 gram
 260   med CuSO$_{4}$ $\cdot$ 5H$_{2}$O i 600 ml destillert vann, for deretter å
 261   tynne løsningen til 1.0 liter)
 262   \item 1M kaliumklorid- løsning, KCl (lages ved å løse 75 gram med
 263   KCl i 600 ml destillert vann og tynne ut til 1.0 liter)
 264   \item 1M kaliumnitrat- løsning, KNO$_{3}$ (lages ved å løse 100 gram
 265   med KNO$_{3}$ i 600 ml destillert vann og tynne ut til 1.0 liter)
 266 \end{itemize}
 267
 268 \subsection*{\textbf{Samt:}}
 269
 270 \begin{itemize}[noitemsep]
 271   \item 5 x 50 ml store begerglass
 272   \item 5 reagensrør 15 mm X 200 mm
 273   \item 5 korker
 274   \item 5 glasstaver
 275   \item Reagensrørstativ
 276   \item Hansker
 277 \end{itemize}
 278
 279 \nocite{artaki}
 280 \nocite{henisch}
 281 \nocite{Iler}
 282 \nocite{bassam3}
 283 \nocite{suib}
 284
 285 \printbibliography