SLSection6-kjemi.tex

   1 % category: yellow
   2 \section{Vi lager vanlige stjerneskudd}
   3 \label{Stjerneskudd} \index{Vi lager vanlige stjerneskudd|textbf}
   4 \index{Stjerneskudd}
   5
   6
   7
   8
   9 \subsubsection{Innledning}
  10 Hensikten med dette forsøket er å se at metaller kan brenne ved
  11 relativt lave temperaturer dersom reaksjonsbetingelsene er gode.\\
  12 \newline
  13 Oppskriften holder til 3 store stjerneskudd.
  14 \begin{figure}[h]
  15 \centering
  16 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{images/stjerneskudd/stjerneskudd1}
  17 \caption{Etter tørking brenner stjerneskuddene kjempeflott.}
  18 \end{figure}
  19
  20
  21 \subsubsection{Framgangsmåte}
  22 \begin{enumerate}
  23     \item Hell 15 mL vann og potetmelet i et 50 mL begerglass. Varm blandingen på vannbad, over en gassbrenner eller varmeplate til ca. 60 $^{o}$C. Blandingen får nå en silikonfarget seig konsistens.
  24     \item Avkjøl blandingen
  25     \item Ta på hansker. Vei ut bariumnitrat i et lite begerglass. Bruk stoffmengdene fra kjemikalielisten.
  26     Tilsett dette til
  27     vann-potetmelblandingen når denne er avkjølt. Du skal kunne sette begerglasset i handflaten din uten at du får vondt! Tilsettes Ba(NO$_{3}$)$_{2}$ til blandingen når denne
  28     fortsatt er varm, kan vi få dannet NO$_{2}$ (g) som er giftig. Tilsett mer vann dersom det er nødvendig.
  29     NB! Vær forsiktig, blandingen skifter fort fra for hard til "suppe"!
  30     \item Bland godt. Vei ut metallpulver (både jernpulver og aluminiumpulver) og tilsett dette til blandingen fra punkt 3. Rør om.
  31     \item Hvis blandingen er veldig fuktig, bør den få størkne litt før du fortsetter forsøket.
  32     \item Kna blandningen til den blir en deig.
  33     \item Rull deigen ut i tynne pølser og trykk en jerntråd ned i hver pølse. Alternativt kan
  34     du klemme deigen rundt en jerntråd
  35     \item La stjerneskuddene tørke ca. 1 døgn.
  36     \item Brenn stjerneskuddene ute!
  37 \end{enumerate}
  38
  39
  40 \subsubsection{Teori}
  41 De aller fleste fyrverkeri effekt-blandinger er en kombinasjon av et
  42 sterkt oksidasjonsmiddel (i dette tilfellet bariumnitrat)\\
  43 \par\hspace{30mm}$\Delta$595$^{\circ}$C
  44 \begin{equation}\label{stjerne1}
  45     2Ba(NO_{3})_{2} \longrightarrow 2BaO (s) + 4O_{2} (g) + 2NO (g) + N_{2} (g)
  46 \end{equation}
  47 og et reduksjonsmiddel. Reduksjonsmiddelet kan porsjoneres ut i
  48 forskjellige mengder alt etter ønsket forbrenningshastighet
  49 (reaksjonshastighet). Reduksjonsmiddelets reduserende egenskaper må
  50 også tas i betraktning. I dette forsøket har vi en liten mengde
  51 aluminiumspulver, da denne reaksjonen ikke må gå for fort (vi er
  52 interessert i å observere flammen).\\
  53 I reaksjonen mellom aluminium og bariumnitrat skjer det en
  54 varmeutvikling. Dette fører til at jernpulveret begynner å gløde og
  55 et svakt gasstrykk dannes (se reaksjonslikning \ref{stjerne1}).
  56 Gasstrykket fører i sin tur til at det glødende jernpulveret kastes
  57 ut som gnister. Jerntråden har til oppgave å lede varmen fra
  58 reaksjonssonen langs stjerneskuddet slik at forløpet skjer sakte og
  59 kontrollert.\\
  60 \newline
  61 Klorater, perklorater og nitrater avgir ved oppvarming lett oksygen
  62 som i sin tur oksiderer lett-reduserbare stoffer (aluminiumpulver).
  63 Denne reaksjonen avgir igjen varme og reaksjonen går så av seg selv.
  64 Bariumsaltet som vi bruker,  vil når elektronene eksiterer avgi lys
  65 med bølgelengde mellom 505 og 535 nm - altså grønt lys. Dessverre
  66 vil det hvite lyset som avgis når aluminiumatomene varmes opp
  67 "viske" ut denne grønnfargen - vil man lage stjerneskudd med grønn
  68 flamme må andre kombinasjoner brukes!\\
  69 \newline
  70 Et vanlig problem når vi lager stjerneskudd er tendensen hos
  71 bariumnitrat, Ba(NO$_{3}$)$_{2}$, jern, Fe og aluminium, Al til å
  72 inngå i følgende reaksjon:
  73 \begin{equation}\label{stjerne2}
  74     36H_{2}O (l) + 16Al (s) + 3Ba(NO_{3})_{2} (s) \rightleftharpoons 3Ba(OH)_{2}
  75     + 16 Al(OH)^{3+} + 6NH_{3} (g)
  76 \end{equation}
  77 Denne reaksjoonen kan oppdages pga. ammoniakklukten, og reaksjonen
  78 kan holdes under kontroll ved å holde pH`en i løsningen svakt sur.\\
  79
  80
  81
  82 \subsubsection{Forsiktig}
  83 I hovedoppskriften på stjerneskudd blander vi et nitrat med
  84 aluminium- og jernpulver. Hvis man skal lagre disse stjerneskuddene
  85 lenge, bør man i tillegg til oppskriftens komponenter tilsette 1$\%$
  86 borsyre til blandingen (stabiliserer blandingen). En bør også dekke
  87 (blande inn) jernpulveret med et lag linolje for å forhindre at rust
  88 oppstår ved lagringen (stjerneskuddene vil ruste lett ved
  89 lagring).\\
  90 En bør arbeide med hansker på, siden bariumnitrat er giftig og kan
  91 føre til hjertestans ved inntak. Det er også verdt å nevne at en bør
  92 kun blande sammen bariumnitrat og aluminium pulver i vått miljø, da
  93 sammenblanding av stoffene når de er tørre kan medføre eksplosjon. Med andre ord må man ikke blande ferdig tørre stoffene på forhånd for å spare tid!
  94 \newline
  95 Blandinger som inneholder både svovel og klorat eller
  96 ammoniumkoppersalt -komplekser i kombinasjon med nitrater eller
  97 klorater er svært sensitive og bør kun blandes sammen av erfarne som
  98 har gjort dette før! Det samme gjelder blandinger som inneholder
  99 aluminium eller magnesium i kombinasjon med nitrater eller
 100 klorater.\\
 101 \newline
 102 Kaliumklorat, (KClO$_{3}$) reagerer med koppersalter og danner
 103 kopperklorat som er svært eksplosivt og farlig å lagre!
 104
 105
 106 \subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
 107 \begin{table}[h]\begin{tabular}{ll}
 108
 109   % after \\:  or \cline{col1-col2} \cline{col3-col4} ...
 110   7 g potetmel (bindemiddel) & glasstav \\
 111
 112   15 g bariumnitrat Ba(NO$_{3}$)$_{2}$ (oksidasjonsmiddel)& kokeplate \\
 113   13 g jernpulver  & termometer \\
 114   2-3 g aluminiumpulver (reduksjonsmiddel) & jerntråd (for eksempel blomstertråd) \\
 115   begerglass (400 mL og 50 mL) & vekt \\
 116   målesylinder & vannbad \\
 117   tang & hansker \\
 118 \end{tabular}
 119 \caption{Kjemikalier til forsøket - Stjerneskudd}
 120 \end{table}
 121
 122 \nocite{Keeney}
 123
 124 \printbibliography