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
  30 % FIXME Har JPEG-bildet for lav oppløsning for LULU?
  31 \begin{figure}[h]
  32 \centering
  33 \includegraphics[width=1.0\textwidth]{images/bronsespeil/bronsespeil}
  34 \caption{Knallblå farge og dannelsen av bronsespeil.}
  35 \end{figure}
  36
  37 \textbf{Kuldeblandingen} brukes for å kondensere \am -gassen. Den
  38 lages ved å knuse tørris som stappes i et beger (termos), og
  39 fylles med alkohol (etanol,
  40 isopropanol).\index{Isopropanol}\index{Kuldeblanding}
  41 Hell forsiktig da det lett blir sterk brusing, og tørris på bar
  42 hud medfører sår. Denne kuldeblandingen skulle holde minst
  43 -70\celcius som er tilstrekkelig for å kondensere \am som har
  44 kokepunkt på -33\celcius. Andre kuldeblandinger som CaCl$_{2}$
  45 i vann, er ikke effektive nok.\\
  46 \index{CaCl$_{2}$}\textbf{Konsentrert \am (aq.)} fylles i
  47 skilletrakten, og en lar det dryppe forsiktig ned på NaOH-pelletsen i kolben under. Det bør være minst et 2 cm tykt
  48 pelletslag. Det utvikles nå ren \am gass som går igjennom røret
  49 med tørkemiddel, og ned i et reagensrør som står i
  50 kuldeblandingen.\\
  51 \newline \index{Silikagel}\index{Tørkemiddel}
  52 \textbf{Tørkemiddelet} er silikagel. Et plast/glass-rør fylles opp
  53 med silikagel, og glassvatt eller bomull settes i begge ender.
  54 Tørkemiddelet hindrer vann i å komme over i den "rene" \am. \\
  55 \newline
  56 Kraftig gassutvikling i 5 - 10 minutter bør være nok til å få
  57 dannet 10 - 15 ml 100$\%$ ren \am. Dette er tilstrekkelig for
  58 forsøket.\\
  59 Rent natrium eller kalium kan nå overføres til reagensglasset med
  60 løsningen, men oksidlaget på metallet må fjernes for å få god
  61 reaksjon. Bruk glasstav og rør rundt. Løsningen vil nå bli sterk
  62 blå. For å få bronsefarge må enda mer metall brukes. En mengde som 2
  63 sukkerbiter til 10 ml \am skulle være passe. En kan nå putte litt
  64 NH$_{4}$Cl ammoniumklorid i løsningen for å få avfarging.
  65 \index{Ammoniumklorid} Hvis reaksjonen ikke går, så prøv med mer
  66 NH$_{4}$Cl og rør rundt.
  67
  68
  69 \section*{Teori}
  70 Dannelse av \am gass skjer etter følgende likning:\\
  71 \par \hspace{10mm} NaOH (s) \\
  72 NH$_{4}$OH  $\rightarrow$  NH$_{3}$  +  H$_{2}$O \\
  73 \newline
  74 Flytende \am har en bemerkelsesverdig evne til å løse
  75 alkalimetaller. Slike løsninger er sterke reduksjonsmidler, og
  76 blir brukt i preparativ kjemi.\\
  77 \newline
  78 I fortynnede løsninger foreligger metallet i kompleks av typen
  79 Na(NH$_{3}$)$_{n}$$^{+}$ og ammonerte elektroner i kompleks av
  80 typen e(NH$_{3}$)$_{n}$$^{-}$, hvor elektronet er "fanget" i
  81 hulrommet i \am tetraedret.
  82 \index{Ammoniakk, NH$_{3}$ tetraedret}
  83 \index{Ammonerte elektroner}
  84 \index{Kompleks}
  85 Den blå fargen skyldes at e$^{-}$ veksler mellom energinivåer i
  86 molekylet.
  87 \index{Na(NH$_{3}$)$_{n}$$^{+}$}
  88
  89 % FIXME Bør den håndtegnede figuren tegnes på nytt?
  90 \begin{figure}[h]
  91 \centering
  92 \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/bronsespeil/bronsespeil2}
  93 %\caption{}
  94 \end{figure}
  95
  96 I konsentrerte løsninger er situasjonen litt forskjellig.
  97
  98 % FIXME Bør den håndtegnede figuren tegnes på nytt?
  99 \begin{figure}[h]
 100 \centering
 101 \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/bronsespeil/bronsespeil3}
 102 %\caption{}
 103 \end{figure}
 104
 105 Her er elektronet en delokalisert bølge gjennom hele løsningen,
 106 men mest sannsynlig er det rundt metall-atomet. Dette er ikke helt
 107 avklart.\\
 108 \newline
 109 \textbf{Avfarging}: Metalloksider og metallamider er gode
 110 katalysatorer for avfargingsreaksjonen.\\
 111 \newline
 112 2Na  +  2NH$_{3}$  $\rightarrow$ 2Na$^{+}$  +   2NH$_{2}$$^{-}$  +
 113 H$_{2}$\\
 114 \newline\index{Autokatalytisk}\index{Metalloksider}\index{Metallamider}\index{Katalysator}\index{Natriumamid}
 115 Denne reaksjonen er autokatalytisk i og med at natriumamid dannes.
 116 Ammoniumklorid NH$_{4}$Cl gir avfarging ved reaksjonen:\\
 117 \newline
 118 \par \hspace{20mm} \am  \\
 119 2NH$_{4}$Cl  +  2Na  $\rightarrow$  2Na$^{+}$  +  2Cl$^{-}$  +
 120 2NH$_{3}$ + H$_{2}$
 121
 122
 123 \section*{Forsiktig}
 124 Tørris gir forfrysning på bar hud. \\
 125 \am er en giftig gass, må ikke innhaleres. Alkaliemetallene Na og
 126 K er meget reaktive, og tar fyr i luft og vann. \\
 127 NaOH er en sterk base, og er sterkt etsende.
 128
 129
 130
 131 \section*{Avfallshåndtering}
 132 Den sterke basen NaOH kan helles i vasken med god vannskylling
 133 etterpå. Reagensglasset med alkalimetallene kan en sette i et
 134 stort begerglass, og tilsette vann forsiktig i porsjoner. Det vil
 135 bli en sterk reaksjon med små flammer så vær forsiktig. Etter
 136 dette kan en helle det i vasken.
 137
 138 \section*{Utstyr og kjemikalier}
 139 \begin{itemize}[noitemsep]
 140   \item Konsentrert ammoniakk \am \index{Ammoniakk, NH$_{3}$}
 141   \item Pellets med Natriumhydroksid, NaOH \index{Natriumhydroksid, NaOH}
 142   \item Silikagel
 143   \item Tørris, CO$_{2}$ (s) \index{Tørris}
 144   \item Etanol C$_{2}$H$_{5}$OH \index{Etanol}\index{C$_{2}$H$_{5}$OH}
 145 \end{itemize}
 146
 147 \nocite{jynge}
 148
 149 \printbibliography