exercise/bronsespeil.tex

   1 % category: unknown
   2 \chapter{Alkalimetall-ammoniakk}
   3 \label{alkmetall} \index{Alkalimetall-ammoniakk|textbf}
   4 \textbf{Knallblå farge og bronse speil.}\\
   5 (oppløsning av alkaliemetaller i konsentrert NH$_{3}$ (aq.)).
   6
   7
   8 \section*{Innledning}
   9 I dette forsøket løser vi alkaliemetallet natrium eller kalium i
  10 konsentrert amoniakk NH$_{3}$ (aq.). Først får vi en sterk blå
  11 løsning, men slipper vi enda mer metall oppi får løsningen en
  12 bronsefarge. Noen ganger får vi et bronsespeil på reagensglassets
  13 sider. Etterpå slipper vi litt NH$_{4}$Cl i løsningen, og det skjer
  14 en spontan avfarging. Løsningen blir helt
  15 hvit.
  16 \index{Natrium, Na}
  17 \index{Kalium}
  18 \index{Alkaliemetaller}
  19 \index{Ammoniakk, NH$_{3}$}
  20 \index{NH$_{4}$Cl}
  21 \index{Bronsespeil}
  22 \index{Fargede komplekser}
  23
  24
  25 \section*{Framgangsmåte}
  26 Til dette forsøket trengs et apparatur - oppsett som vist på
  27 figuren nedenfor. Dette må stå i avtrekk da \am er en meget giftig
  28 gass.
  29 \begin{figure}[h]
  30 \centering
  31 \includegraphics[width=1.0\textwidth]{images/bronsespeil/bronsespeil}
  32 \caption{Knallblå farge og dannelsen av bronsespeil.}
  33 \end{figure}
  34
  35 \textbf{Kuldeblandingen} brukes for å kondensere \am -gassen. Den
  36 lages ved å knuse tørris som stappes i et beger (termos), og
  37 fylles med alkohol (etanol,
  38 isopropanol).\index{Isopropanol}\index{Kuldeblanding}
  39 Hell forsiktig da det lett blir sterk brusing, og tørris på bar
  40 hud medfører sår. Denne kuldeblandingen skulle holde minst
  41 -70\celcius som er tilstrekkelig for å kondensere \am som har
  42 kokepunkt på -33\celcius. Andre kuldeblandinger som CaCl$_{2}$
  43 i vann, er ikke effektive nok.\\
  44 \index{CaCl$_{2}$}\textbf{Konsentrert \am (aq.)} fylles i
  45 skilletrakten, og en lar det dryppe forsiktig ned på NaOH-pelletsen i kolben under. Det bør være minst et 2 cm tykt
  46 pelletslag. Det utvikles nå ren \am gass som går igjennom røret
  47 med tørkemiddel, og ned i et reagensrør som står i
  48 kuldeblandingen.\\
  49 \newline \index{Silikagel}\index{Tørkemiddel}
  50 \textbf{Tørkemiddelet} er silikagel. Et plast/glass-rør fylles opp
  51 med silikagel, og glassvatt eller bomull settes i begge ender.
  52 Tørkemiddelet hindrer vann i å komme over i den "rene" \am. \\
  53 \newline
  54 Kraftig gassutvikling i 5 - 10 minutter bør være nok til å få
  55 dannet 10 - 15 ml 100$\%$ ren \am. Dette er tilstrekkelig for
  56 forsøket.\\
  57 Rent natrium eller kalium kan nå overføres til reagensglasset med
  58 løsningen, men oksidlaget på metallet må fjernes for å få god
  59 reaksjon. Bruk glasstav og rør rundt. Løsningen vil nå bli sterk
  60 blå. For å få bronsefarge må enda mer metall brukes. En mengde som 2
  61 sukkerbiter til 10 ml \am skulle være passe. En kan nå putte litt
  62 NH$_{4}$Cl ammoniumklorid i løsningen for å få avfarging.
  63 \index{Ammoniumklorid} Hvis reaksjonen ikke går, så prøv med mer
  64 NH$_{4}$Cl og rør rundt.
  65
  66
  67 \section*{Teori}
  68 Dannelse av \am gass skjer etter følgende likning:\\
  69 \par \hspace{10mm} NaOH (s) \\
  70 NH$_{4}$OH  $\rightarrow$  NH$_{3}$  +  H$_{2}$O \\
  71 \newline
  72 Flytende \am har en bemerkelsesverdig evne til å løse
  73 alkalimetaller. Slike løsninger er sterke reduksjonsmidler, og
  74 blir brukt i preparativ kjemi.\\
  75 \newline
  76 I fortynnede løsninger foreligger metallet i kompleks av typen
  77 Na(NH$_{3}$)$_{n}$$^{+}$ og ammonerte elektroner i kompleks av
  78 typen e(NH$_{3}$)$_{n}$$^{-}$, hvor elektronet er "fanget" i
  79 hulrommet i \am tetraedret.
  80 \index{Ammoniakk, NH$_{3}$ tetraedret}
  81 \index{Ammonerte elektroner}
  82 \index{Kompleks}
  83 Den blå fargen skyldes at e$^{-}$ veksler mellom energinivåer i
  84 molekylet.
  85 \index{Na(NH$_{3}$)$_{n}$$^{+}$}
  86
  87 \begin{figure}[h]
  88 \centering
  89 \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/bronsespeil/bronsespeil2}
  90 %\caption{}
  91 \end{figure}
  92 I konsentrerte løsninger er situasjonen litt forskjellig.
  93
  94 \begin{figure}[h]
  95 \centering
  96 \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/bronsespeil/bronsespeil3}
  97 %\caption{}
  98 \end{figure}
  99
 100 Her er elektronet en delokalisert bølge gjennom hele løsningen,
 101 men mest sannsynlig er det rundt metall-atomet. Dette er ikke helt
 102 avklart.\\
 103 \newline
 104 \textbf{Avfarging}: Metalloksider og metallamider er gode
 105 katalysatorer for avfargingsreaksjonen.\\
 106 \newline
 107 2Na  +  2NH$_{3}$  $\rightarrow$ 2Na$^{+}$  +   2NH$_{2}$$^{-}$  +
 108 H$_{2}$\\
 109 \newline\index{Autokatalytisk}\index{Metalloksider}\index{Metallamider}\index{Katalysator}\index{Natriumamid}
 110 Denne reaksjonen er autokatalytisk i og med at natriumamid dannes.
 111 Ammoniumklorid NH$_{4}$Cl gir avfarging ved reaksjonen:\\
 112 \newline
 113 \par \hspace{20mm} \am  \\
 114 2NH$_{4}$Cl  +  2Na  $\rightarrow$  2Na$^{+}$  +  2Cl$^{-}$  +
 115 2NH$_{3}$ + H$_{2}$
 116
 117
 118 \section*{Forsiktig}
 119 Tørris gir forfrysning på bar hud. \\
 120 \am er en giftig gass, må ikke innhaleres. Alkaliemetallene Na og
 121 K er meget reaktive, og tar fyr i luft og vann. \\
 122 NaOH er en sterk base, og er sterkt etsende.
 123
 124
 125
 126 \section*{Avfallshåndtering}
 127 Den sterke basen NaOH kan helles i vasken med god vannskylling
 128 etterpå. Reagensglasset med alkalimetallene kan en sette i et
 129 stort begerglass, og tilsette vann forsiktig i porsjoner. Det vil
 130 bli en sterk reaksjon med små flammer så vær forsiktig. Etter
 131 dette kan en helle det i vasken.
 132
 133 \section*{Utstyr og kjemikalier}
 134 \begin{itemize}[noitemsep]
 135   \item Konsentrert ammoniakk \am \index{Ammoniakk, NH$_{3}$}
 136   \item Pellets med Natriumhydroksid, NaOH \index{Natriumhydroksid, NaOH}
 137   \item Silikagel
 138   \item Tørris, CO$_{2}$ (s) \index{Tørris}
 139   \item Etanol C$_{2}$H$_{5}$OH \index{Etanol}\index{C$_{2}$H$_{5}$OH}
 140 \end{itemize}
 141
 142 \nocite{jynge}
 143
 144 \printbibliography