exercise/bronsespeil.tex

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