exercise/lumo-klorgass.tex

   1 \section{Klorgass/H$_{2}$O$_{2}$ lumeniscens}
   2 \label{Lumoklor} \index{Klorgass/H$_{2}$O$_{2}$ lumeniscens|textbf}
   3
   4
   5
   6 \subsubsection{Innledning}
   7 (Reaksjon mellom hydrogenperoksyd og klor)\\
   8 Denne kjemilumenescensreaksjonen utmerker seg framfor
   9 Trautz-Schorigins reaksjon ved å sende ut et sterkere rødt lys, og
  10 at kjemikaliene er så alminnelige at de med letthet fås kjøpt på
  11 apotek. Det fascinerende ved dette forsøket er at en kan observere
  12 sterkt rødt-lysende bobler som beveger seg fra bunnen og opp i en
  13 hydrogenperoksyd løsning som er basisk. Forsøket gjør seg virkelig
  14 godt i et mørkt rom. Dette vil inspirere effektmakere.
  15
  16 \begin{figure}[h]
  17 \centering
  18 \includegraphics[width=0.56\textwidth]{images/h2o2cl2/2a}
  19 \includegraphics[width=0.25\textwidth]{images/h2o2cl2/1a}
  20 \caption{(t.v) Oppsettet til forsøket. (t.h.) Sterkt rødt-lysende bobler på vei opp fra bunnen av målesylinderen.}
  21 \label{roedlysundervann}
  22 \end{figure}
  23
  24
  25 \subsubsection{Framgangsmåte}
  26 Klorgassen som skal bobles gjennom den basiske \hyd -løsningen, får
  27 vi ved å dryppe konsentrert saltsyre, HCl på
  28 kaliumpermanganat-krystaller KMnO$_{4}$.\\
  29 Dette gjøres i en apparatur som vist nedenfor. Apparaturen må
  30 konstrueres slik at ingen klorgass lekkasje skjer. Alle gummikorker
  31 og slanger må settes ordentlig på plass. Hele apparaturen må støttes
  32 opp med stativ og klemmer. Kolben hvor klorgasssen utvikles kan godt
  33 være en 250 ml sugekolbe. Når alt er klart for klorgass-utvikling,
  34 blandes 50 ml 6M NaOH-løsning (48 gram/200 ml vann) og 200 ml 30 -
  35 35$\%$ \hyd -løsning (apotekerer varen er
  36 suveren).\\
  37 Dette blandes i et høyt sylinder glass eller målesylinder på 500 ml.
  38 Det bør nevnes at både sugekolben og sylinderglaset bør være av
  39 pyrex da stor varmeutvikling skjer i begge. Den basiske \hyd
  40 -løsningen vil etter noen minutter begynne å bruse kraftig for til
  41 slutt koke over (spalting av H$_{2}$O$_{2}$ til O$_{2}$). Det er
  42 derfor en fordel å ha alt klart før en blander \hyd -løsningen.\\
  43 \newline
  44 Det er lurt å velge røret A (se figuren) av en større dimensjon enn
  45 ellers brukt i apparaturen, fordi trykket som oppstår ellers ville
  46 ha blåst korken som sørger for at systemet er lukket, til himmels.
  47 Det er verd å merke seg at systemet her er lukket, fordi en av rent
  48 pedagogiske hensyn, skal kunne slippe å gjøre forsøket i et
  49 uoversiktelig avtrekk. Klorgassen ledes da til nærmeste avtrekk
  50 eller vindu. Klorgassen kan også destrueres ved å boble den gjennom
  51 en basisk løsning (6M NaOH- samme som brukt
  52 tidligere).\\
  53 \newline
  54 Brukes ikke kork på sylinderglasset må forsøket utføres i
  55 avtrekk!!\\ Klorgassen får en best ved å dryppe saltsyren
  56 porsjonsvis ned på 10 - 15 gram KMnO$_{4}$. Til sammen brukes ca.
  57 100 ml saltsyre. Tilsettes saltsyren for lenge og i for store
  58 kvanta, oppstår det overtrykk og klorgass vil boble ut gjennom
  59 saltsyre-forlaget! Dette kan forårsake syresprut. Når en porsjon HCl
  60 er tilsatt lukkes kranen på forlaget raskt. Dette fortsetter helt
  61 til klorgass utviklingen går av seg selv. Nå kan sykkelpumpen
  62 benyttes. OBS! Med forlags-kranen lukket!!\\
  63 Ekstra store mengder klorgass vil på denne måten passere gjennom
  64 \hyd -løsningen og gi en praktfull, kraftfull rød lumenscens.
  65
  66 \begin{figure}[h]
  67 \centering
  68 \includegraphics[width=1.0\textwidth]{images/klorgass/b1}
  69 \caption{Reaksjon mellom hydrogenperoksyd og klor}
  70 \end{figure}
  71
  72
  73 \subsubsection{Teori}
  74 Klorgassen dannes etter følgende likning I:\\
  75 \newline
  76 (I) 2KMnO$_{4}$ + 16HCl  =  2MnCl$_{2}$  +  5Cl$_{2}$ + 8H$_{2}$O
  77 + 2KCl\\
  78 \newline
  79 MnO$_{2}$ kan brukes isteden for KMnO$_{4}$.\\
  80 \newline
  81 Lyset som stammer fra eksiterte oksygenmolekyler på samme måte som i
  82 Trautz-Schorigins reaksjon. For nærmere utdyping av teorien -
  83 les teorien i Trautz-Schorigins forsøk.\\
  84 \newline
  85 (II) Cl$_{2}$ + 2OH$^{-}$ + H$_{2}$O$_{2}$ = 2Cl + 2H$_{2}$O + O$_{2}$$^{*}$\\
  86 \newline
  87 (III) O$_{2}$$^{*}$ + O$_{2}$ + h$\nu$ (lys)\\
  88 \newline
  89 \par\hspace{14mm}OH$^{-}$\\
  90 (IV) H$_{2}$O$_{2}$  =  H$_{2}$O + 1/2O$_{2}$\\
  91 \newline
  92 Den basiske H$_{2}$O$_{2}$-løsningen spaltes etter likning IV.
  93 \subsubsection{Forsiktig}
  94 Klorgass er en meget giftig gass som kan gi alvorlige etseskader på
  95 lunger og slimhinner. Apparaturen må derfor holdes lukket helt
  96 til avtrekket. Konsentrert saltsyre, HCl er sterkt etsende.\\
  97 Den basiske \hyd -løsningen vil etter noen minutters henstand koke
  98 over like sikkert som amen i kirka. Denne væsken er etsende både på
  99 grunn av hydrogenperoksyden og NaOH. Den er dessuten kokvarm.
 100 Beskyttelsesbriller og hansker må brukes!
 101
 102
 103
 104
 105
 106 \subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
 107 \begin{table}[h]
 108 \begin{tabular}{ll}
 109   \hyd (35$\%$) & Konsentrert saltsyre, HCl \\
 110   Kaliumpermanganat, KMnO$_{4}$ & Natriumhydroksyd, NaOH \\
 111 \end{tabular}
 112   \caption{Kjemikalier til forsøket - Kjemilumenescens med klorgass}
 113 \end{table}
 114
 115 \nocite{jynge}
 116
 117 \printbibliography