exercise/krystallerigele.tex

   1 % category: unknown
   2 \chapter{Dyrke fargerike krystaller i gele.}
   3 \label{Krystaller} \index{Dyrke fargerike krystaller i gele|textbf}
   4
   5
   6
   7 \section*{Innledning}
   8 \index{Silikagel} Over en
   9 periode på flere dager vil store krystaller med forskjellig form og
  10 farve vokse frem i 5 forskjellige reagensrør, fylt med silikagel.
  11 \newline \index{Eddiksyre} \index{C$_{2}$H$_{3}$COOH}\index{Natriumsilikat}
  12
  13 \section*{Framgangsmåte}
  14 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 1:}}\\
  15 Hell 15 ml av en 1M eddiksyre løsning i et 50 ml begerglass. Bruk
  16 hansker og tilsett 2 ml av en 1M blyacetat-løsning. Rør løsningen
  17 godt. Mens du rører løsningen kraftig, heller du forsiktig 15 ml av
  18 natriumsilikat- løsningen opp i begerglasset.  Løsningen må blandes
  19 godt og røres hele tiden mens silikat-løsningen blir  tilsatt, hvis
  20 et område av blandingen blir basisk - vil bly kunne utfelles. \\
  21 \newline
  22 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ
  23 til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 5 til 30
  24 minutter).\\ \index{Kaliumjodid} Når dette har skjedd, hell 2 ml med
  25 2M kaliumjodid- løsning på toppen
  26 av reagensrøret med geleen og kork igjen reagensrøret.\\
  27 Plasser reagensrøret der det kan observeres uforstyrret over en
  28 periode på flere dager.\\
  29 \newline \index{Blyjodid}\index{Blyacetat}
  30 Kompakte gule krystaller av blyjodid vil dannes og vokse fra toppen
  31 av reagensrøret mot bunnen.\\
  32 \newline
  33 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 2:}}\\
  34 \newline
  35 Hell 15 ml av en 1M eddiksyre-løsning i et 50 ml begerglass. Tilsett
  36 2 ml av en 2M kaliumjodid- løsning og rør om med en glasstav. Mens
  37 du rører blandingen kraftig sammen, tilsettes forsiktig 15 ml av
  38 natriumsilikat- løsningen til blandingen i begerglasset.\\
  39 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ.
  40 La stå til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 5
  41 til 30
  42 minutter).\\
  43 \newline
  44 Bruk hansker og hell 2 ml av en 1M blyacetat- løsning oppå toppen av
  45 gelen i reagensrøret. Kork igjen reagensrøret og plasser det på et
  46 sted hvor du kan observere uforstyrret hva som skjer over en periode
  47 på flere
  48 dager.\\
  49 \newline
  50 Gule bregne-liknende krystaller av blyjodid vil dannes i gelen -
  51 starte på toppen og
  52 vokse nedover mot bunnen av reagensrøret.\\
  53 \newline
  54 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 3:}}\\
  55 \newline
  56 Hell 15 ml av en 1M eddiksyre-løsning i et 50 ml begerglass. Tilsett
  57 2 ml av en 2M kaliumjodid- løsning og rør om med en glasstav. Mens
  58 du rører blandingen kraftig sammen, tilsettes forsiktig 15 ml av
  59 natriumsilikat- løsningen til blandingen i begerglasset.\\
  60 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ.
  61 La stå til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 5
  62 til 30 minutter).\\ \index{Kaliumjodid}
  63 \newline \index{Kvikksølv(II)nitrat}
  64 Bruk hansker og hell 2 ml av en 1M kvikksølv(II)nitrat- løsning opp
  65 på toppen av gelen og kork igjen reagensrøret og plasser det på et
  66 sted hvor du kan observere uforstyrret hva som skjer over en periode
  67 på flere
  68 dager.\\
  69 \newline \index{Kvikksølv(II)jodid}
  70 Skarpe oransje  krystaller av kvikksølv(II)jodid vil dannes i gelen
  71 og vokse fra toppen og nedover mot bunnen av reagensrøret.\\
  72 \newline
  73 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 4:}}\\
  74 \newline
  75 Hell 7.5 ml av en 1M eddiksyre- løsning og 7.5 ml med destillert
  76 vann i et 50 ml begerglass. Rør kraftig om mens du tilsetter
  77 forsiktig 15 ml av en natriumsilikat- løsning til begerglasset. Hell
  78 blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ. La
  79 stå til blandingen går over til å bli en gele (dette kan ta fra 2
  80 til 10 minutter).\\
  81 \newline \index{Kvikksølv(II)klorid}
  82 Ha på hansker, hell 5 ml av en 0.2M kvikksølv(II)klorid- løsning på
  83 toppen av gelen i reagensrøret og kork igjen reagensrøret - plasser
  84 det på et sted hvor du kan observere uforstyrret hva som skjer over
  85 en periode på flere
  86 dager.\\
  87 \newline \index{Kvikksølv(II)oksiklorid}
  88 Krystaller med  ulike former dannes av kvikksølv(II)oksiklorider i
  89 gelen og starter på toppen og sprer seg mot bunnen, mens det skjer
  90 en gradvis konvertering mellom de ulike krystallformene nedover i
  91 reagensrøret.\\
  92 \newline
  93 \textcolor[rgb]{0.00,0.00,0.50}{\textbf{Reagensrør 5:}}\\
  94 \newline \index{Tartarsyre}
  95 Hell 15 ml av en 1.5M tartarsyre- løsning i et 50 ml begerglass.
  96 Mens du rører løsningen kraftig, tilsetter du forsiktig 15 ml av
  97 natriumsilikat- løsningen til begerglasset.\\
  98 \newline
  99 Hell blandingen i et reagensrør og plasser reagensrøret i et stativ.
 100 Sett en kork på reagensrøret. La stå til blandingen går over til å
 101 bli en gele (dette kan ta flere dager).
 102
 103 \index{Kobbersulfat, CuSO$_{4}$}\index{Kaliumklorid, KCl}\index{Kaliumnitrat, KNO$_{3}$}
 104 Hell 2 ml av en 1M kobbersulfat- løsning, 2 ml av en 1M
 105 kaliumklorid-løsning og 2 ml av en 1M kaliumnitrat- løsning på
 106 toppen av gelen i reagensrøret og sett på korken.\\
 107 Plasser reagensrøret på et sted hvor du kan observere uforstyrret
 108 hva som skjer over en periode på flere dager.
 109
 110 \index{Kobber(II)tartrat}
 111 Med kobbersulfat får vi dannet mørke blå krystaller av ulike
 112 kobber(II)tartrater. Med kaliumklorid eller kaliumnitrat får vi
 113 dannet store klare krystaller av kaliumtartrater. Krystallene vil
 114 dannes på toppen og vokse nedover mot bunnen av reagensrøret.
 115 \index{Natriumortosilikat}
 116
 117 \section*{Teori}
 118 Litt om silikagel:\\
 119 \newline
 120 Når SiO$_{2}$ smeltes med natriumkarbonat, avspaltes karbondioksid
 121 og det dannes et vannløselig glass. Forskjellige silikater kan
 122 framstilles, som for eksempel kan dannes natriumortosilikat,
 123 Na$_{4}$SiO$_{4}$:
 124 \begin{equation}\label{natriumortosilikat}
 125     SiO_{2} + 2Na_{2}CO_{3} = Na_{4}SiO_{4} + 2CO_{2}
 126 \end{equation}
 127 Da kiselsyren er en svak syre, er ortosilikationet en tilsvarende
 128 sterk base og hydrolyserer: \index{Kiselsyre}
 129 \begin{equation}\label{hydrolyse av natriumortosilikat}
 130     SiO_{4}^{4-} (aq) + 3H_{2}O = SiO(OH)_{3}^{-} (aq) + 3OH^{-} (aq)
 131 \end{equation}
 132 eller
 133 \begin{equation}\label{hydrolyse av natriumortosilikat2}
 134     SiO_{4}^{4-} (aq) + 2H_{2}O = SiO_{2}(OH)_{2}^{2-} (aq) + 2OH^{-} (aq)
 135 \end{equation}
 136 Ved tilsetning av syre til en løsning av silikationer dannes en gel
 137 som består av polymeriserte kiselsyremolekyler: \index{Tørkemiddel}
 138 \begin{figure}[h]
 139  \centering
 140 \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/krystallerigele/kiselpoly}
 141 \caption{Polymeriserte kiselsyremolekyler.} \label{kiselpoly3}
 142 \end{figure}
 143 Geleen inneholder store mengder vann i hulrom i de polymeriserte
 144 kiselsyremolekylene. Når geleen varmes og dehydreres, trekker
 145 materialet seg sammen og blir hardt. Sluttproduktet blir kalt
 146 $"$silikagel$"$, selv om det ikke er en gel i ordets rette betydning.\\
 147 \newline
 148 Materialet har midlertid en overordentlig stor overflate og blir
 149 brukt som tørkemiddel eller som bærer av finfordlete
 150 katalysatorer.\\
 151 \noindent [utdrag fra Kofstad, Uorganisk kjemi, 205-206:1987]
 152
 153
 154
 155 \section*{Forsiktig}
 156 Kvikksølvdamp og en rekke kvikksølvforbindelser, særlig organiske
 157 forbindelser (f.eks. alkylforbindelser), er ekstremt giftige.
 158 HgCl$_{2}$ er ekstremt giftig, og virkningen består i at det
 159 koagulerer proteinet i levende celler. Forgiftningssymtomer er
 160 skjelving og psykiske forandringer. Sublimat rammer særlig nyrene og
 161 tykktarmen.\\
 162 Støv fra kvikksølvsalter er giftig og kan irritere huden og
 163 øynene.\\
 164 \newline
 165 Blyacetat er skadelig hvis en inntar saltet. En må også være
 166 forsiktig med støvet til blysaltene. Effekten av å bli utsatt for
 167 små mengder kan være kummulative, og forårsake at en mister
 168 appetitten og utvikler anemi.\\ Giftvirkningen av bly beror på at
 169 det er en inhibitor av enzymreaksjoner, og forstyrrer bl.a.
 170 biosyntesen av en jernholdig komponent som inngår i hemoglobin.\\
 171 \newline
 172 Konsentrert eddiksyre (iseddik) kan irritere  huden, og dampene er
 173 skadelige
 174 for øynene og respirasjonssystemet.\\
 175 Natriumsilikat- løsninger kan være sterkt basiske og langvarig
 176 eksponering bør unngås.
 177
 178
 179 \section*{Utstyr og kjemikalier}
 180 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 1:}}
 181
 182 \begin{itemize}[noitemsep]
 183   \item 15 ml 1M eddiksyre, HC$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$ (lages ved å helle 57 ml
 184 av konsentrert eddiksyre (17.5M) opp i 600 ml destillert vann. Tynn
 185 deretter ut denne løsningen til 1.0 liter)
 186   \item 2 ml 1M blyacetat, Pb(C$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$)$_{2}$ (lages
 187   ved åløse 380 gram med Pb(C$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$)$_{2}$ $\cdot$
 188   3H$_{2}$O i 600 ml destillert vann. Tynn løsningen deretter til
 189   1.0 liter)
 190   \item 15 ml løsning av natriumsilikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 191   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en kommersiell
 192   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 193   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 194   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 195   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 196   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 197   \item 2 ml 2M kaliumjodid, KI (lages ved å løse 332 gram med KI i
 198   600 ml destillert vann og tynne løsningen til 1.0 liter).
 199 \end{itemize}
 200 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 2:}}
 201
 202 Se kjemikalier for reagensrør 1.
 203
 204 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 3:}}
 205
 206 \begin{itemize}[noitemsep]
 207   \item 15 ml 1M eddiksyre, HC$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$ (lages ved å helle 57 ml
 208 av konsentrert eddiksyre (17.5M) opp i 600 ml destillert vann. Tynn
 209 deretter ut denne løsningen til 1.0 liter)
 210   \item 2 ml 2M kaliumjodid, KI (lages ved å løse 332 gram med KI i
 211   600 ml destillert vann og tynne løsningen til 1.0 liter).
 212   \item 15 ml løsning av natriumsislikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 213   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en komersiell
 214   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 215   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 216   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 217   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 218   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 219   \item 2 ml 1M kvikksølv(II)nitrat, Hg(NO$_{3}$)$_{2}$ (lages ved å løse 325
 220   gram Hg(NO$_{3}$)$_{2}$ i 600 ml destillert vann og tynne løsningen til 1.0
 221   liter)
 222 \end{itemize}
 223
 224 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 4:}}
 225
 226 \begin{itemize}[noitemsep]
 227   \item 7.5 ml 1M eddiksyre, HC$_{2}$H$_{3}$O$_{2}$ (lages ved å helle 57 ml
 228 av konsentrert eddiksyre (17.5M) opp i 600 ml destillert vann. Tynn
 229 deretter ut denne løsningen til 1.0 liter)
 230   \item 7.5 ml destillert vann
 231   \item 15 ml løsning av natriumsislikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 232   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en komersiell
 233   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 234   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 235   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 236   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 237   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 238   \item 5 ml kvikksølv(II)klorid, HgCl$_{2}$ (lages ved å løse 50 gram
 239   HgCl$_{2}$ i 800 ml vann, for deretter å tynne denne løsningen til 1.0
 240   liter)
 241 \end{itemize}
 242
 243 \subsection*{\textbf{Kjemikalier til reagensrør 5:}}
 244
 245 \begin{itemize}[noitemsep]
 246   \item 15 ml 1.5M tartarsyre, H$_{2}$C$_{4}$H$_{4}$O$_{6}$ (lages ved å løse 225 gram
 247   med H$_{2}$C$_{4}$H$_{4}$O$_{6}$ i 600 ml destillert vann og tynne
 248   denne løsningen til 1.0 liter)
 249   \item 15 ml løsning av natriumsislikat, Na$_{2}$SiO$_{3}$, med en
 250   tetthet på ca. 1.06 g/ml (lages ved å løse 160 ml av en komersiell
 251   38$\%$ - 40$\%$ natriumsilikat- løsning til 1.0 liter med
 252   destillert vann og blande løsningen godt.\\ Alternativt kan
 253   løsningen lages ved å løse 244 gram med Na$_{2}$SiO$_{3}$ $\cdot$
 254   9H$_{2}$O (natrium metasilikat) i 600 ml destillert vann, for
 255   deretter å tynne ut til 1.0 liter).
 256 \end{itemize}
 257
 258 \subsection*{\textbf{2 ml av følgende løsninger:}}
 259
 260 \begin{itemize}[noitemsep]
 261   \item 1M kobbersulfat-løsning, CuSO$_{4}$ (lages ved å løse 250 gram
 262   med CuSO$_{4}$ $\cdot$ 5H$_{2}$O i 600 ml destillert vann, for deretter å
 263   tynne løsningen til 1.0 liter)
 264   \item 1M kaliumklorid-løsning, KCl (lages ved å løse 75 gram med
 265   KCl i 600 ml destillert vann og tynne ut til 1.0 liter)
 266   \item 1M kaliumnitrat-løsning, KNO$_{3}$ (lages ved å løse 100 gram
 267   med KNO$_{3}$ i 600 ml destillert vann og tynne ut til 1.0 liter)
 268 \end{itemize}
 269
 270 \subsection*{\textbf{Samt:}}
 271
 272 \begin{itemize}[noitemsep]
 273   \item 5 x 50 ml store begerglass
 274   \item 5 reagensrør 15 mm X 200 mm
 275   \item 5 korker
 276   \item 5 glasstaver
 277   \item Reagensrørstativ
 278   \item Hansker
 279 \end{itemize}
 280
 281 \nocite{artaki}
 282 \nocite{henisch}
 283 \nocite{Iler}
 284 \nocite{bassam3}
 285 \nocite{suib}
 286
 287 \printbibliography