exercise/krystallerigele.tex

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