exercise/klokke.tex

   1 % category: unknown
   2 \chapter{Pulserende klokke}
   3 \label{pulserendeklokke} \index{Pulserende klokke|textbf}
   4
   5
   6
   7 \section*{Innledning}
   8 Dette er et veldig fascinerende forsøk, da en løsning veksler mellom
   9 klar-gul eller blå-rød helt av seg selv. Dette kan virke som rene
  10 magi, men har sin realistiske forklaring. Dette er en godt utprøvet
  11 reaksjon, men den er likevel en utfordring da en må være nøyaktig
  12 for å få den til.
  13
  14
  15 \section*{Framgangsmåte}
  16 En ting må presiseres fra start av, og det er at den minste
  17 forurensing kan spolere hele forsøket. Vask utstyret i \sal og vær
  18 nøyaktig.\\
  19 \newline
  20 I et 500 ml begerglass løses 8,6 gram malonsyre
  21 (CH$_{2}$(COOH)$_{2}$) + 16 ml \sv i 300 ml destillert vann under
  22 omrøring (rørverk). Tilsett så 0,35 gram ammoniumcerium(IV)nitrat
  23 (NH$_{4}$)$_{2}$Ce(NO$_{3}$)$_{6}$, vent til gulfargen forsvinner
  24 før du tilsetter 4,9 gram Kaliumbromat KBrO$_{3}$.
  25
  26 Nå vil løsningen veksle
  27 mellom klar og gul hvert 50 sekund. Hvis en tilsetter 2 - 3 dråper
  28 av indikatoren ferroin (tris, fenantrolin jern(II)sulfat, vil
  29 løsningen veksle mellom rød og blå. Pass på at ferroin løsningen
  30 ikke inneholder klorid istedenfor sulfat, da klorid er en
  31 inhibitor og stopper reaksjonen. \index{Ferroin}
  32 \index{jern(II)sulfat}
  33
  34 % FIXME Har JPEG-bildet for lav oppløsning for LULU?
  35 \begin{figure}[h]
  36 \centering
  37 \includegraphics[width=1.2\textwidth]{images/klokke/osillerende1}
  38 \caption{Veksling mellom klar og gul eller rød og blå}
  39 \end{figure}
  40
  41
  42
  43 \section*{Tips}
  44 En kan også bruke luminescens indikatoren
  45 tris(2,2-bipyridin)ruthenium(II). Ved å bestråle løsningen med
  46 UV-lys i mørkt rom vil den veksle mellom oransje lysutsendelse
  47 (fluorescens) og mørke. \index{tris(2,2-bipyridin)ruthenium(II)}
  48 \index{luminescens indikator} \index{Fluorescens}
  49
  50
  51
  52 \section*{Teori}
  53 En har enda ikke fullstendig viten om oscillerende reaksjoner, men
  54 her er et forslag. Mekanismen består av to prosesser I og II. Det
  55 er bromid konsentrasjonen som bestemmer hvilken av de to som skal
  56 gå. Ved bromid konsentrasjon som er høy går posess I, men under en
  57 viss terskel går prosess II. Prosess I forbruker bromid, slik at
  58 prosess II starter etterhvert. Men prosess II produserer broid
  59 indirekte igjen.\\
  60 \newline
  61 Cerium Ce$^{3+}$ gir klar løsning, mens Ce$^{4+}$ gir gul.\\
  62 \index{Ce$^{3+}$} \index{Ce$^{4+}$} \index{Bromid}
  63 \newline
  64 Prosess I:\\
  65 \newline
  66 Br$^{-}$  +  BrO$_{3}$$^{-}$  +  2H$^{+}$  =  HBrO$_{2}$  +
  67 HOBr\\
  68 \newline
  69 Bromid reagerer med bromaten.\\
  70 \newline
  71 Br$^{-}$  +  HBrO$_{2}$  +  H$^{+}$  =  2HOBr\\
  72 \newline
  73 Bromiden reagerer også med bromsyre.\\
  74 (Br$^{-}$  +  HOBr  +  H$^{+}$  =  Br$_{2}$  +  H$_{2}$O)
  75 $\bullet$ 3\\
  76 \newline
  77 Bromid og bromsyrling danner fritt brom og vann\\
  78 \newline
  79 (Br$_{2}$  +  CH$_{2}$(COOH)$_{2}$  =  BrCH(COOH)$_{2}$  +
  80 Br$^{-}$ +  H$^{+}$) $\bullet$ 3\\
  81 \newline
  82 Malonsyren blir bromert ved at et hydrogen fra syra skiftes ut med
  83 et bromatom. Total reaksjon i prosess I blir:\\
  84 \newline \index{CH$_{2}$(COOH)$_{2}$} \index{Bromsyrling} \index{Brom}
  85 2Br$^{-}$  + BrO$_{3}$$^{-}$  +  3H$^{+}$   +
  86 3CH$_{2}$(COOH)$_{2}$ = 3BrCH(COOH)$_{2}$  +  3H$_{2}$O\\
  87 \newline
  88 Prosess II, hovedreaksjonen:\\
  89 \newline
  90 BrO$_{3}$$^{-}$  +  4Ce$^{3+}$  +  CH$_{2}$(COOH)$_{2}$  +5H$^{+}$
  91 = 4Ce$^{4+}$ + BrCH(COOH)$_{2}$  +  3H$_{2}$O\\
  92 \newline
  93 Vi ser her at cerium blir oksidert fra +III til +IV og løsningen
  94 blir gul. Samtidig blir bromaten redusert. Men bromid vil begynne å
  95 bli gjendannet slik at prosess I kan starte. Dette skjer etter
  96 likningen:\\
  97 \newline
  98 4Ce$^{4+}$  +  BrCH(COOH)$_{2}$  +  3H$_{2}$O  =  HCOOH  +
  99 2CO$_{2}$ +5H$^{+}$  +Br$^{-}$  +  4Ce$^{3+}$
 100
 101
 102 \section*{Forsiktig}
 103 Svovelsyre virker etsende, og reagerer kraftig med vann.
 104
 105
 106
 107 \section*{Utstyr og kjemikalier}
 108 \begin{itemize}[noitemsep]
 109   \item Kaliumbromat, KBrO$_{3}$ \index{Kaliumbromat} \index{KBrO$_{3}$}
 110   \item \sv \index{Svovelsyre, H$_{2}$SO$_{4}$}
 111   \item Malonsyre, CH$_{2}$(COOH)$_{2}$\index{Malonsyre} \index{CH$_{2}$(COOH)$_{2}$}
 112   \item Ammoniumceriumnitrat, (NH$_{4}$)Ce(NO$_{3}$)$_{6}$\index{(NH$_{4}$)$_{2}$Ce(NO$_{3}$)$_{6}$} \index{Ammoniumcerium(IV)nitrat}\index{Ammoniumceriumnitrat} \index{(NH$_{4}$)Ce(NO$_{3}$)$_{6}$}
 113   \item Ferroin \index{Ferroin}
 114 \end{itemize}
 115
 116 \nocite{jynge}
 117
 118 \printbibliography