exercise/vanlige-stjerneskudd.tex

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