\section{Fontene effekt med salpetersyre og kobber}
\label{Sbfontene}
\index{Rød, hvit og blå fontene effekt|textbf} \index{\sal}
\index{Kobbermynt}


\subsubsection{Innledning}
Tre flasker blir arrangert på en rekke og
forbundet med hverandre via glassrør (se figur \ref{fontene1}). Alle
tre inneholder fargeløse væsker; den til venstre er halvfull, den i
midten er fullstendig fylt og den til høyre inneholder bare en liten
mengde med væske. Når to kobbermynter blir sluppet ned i glasskolben
til høyre, starter en rekke synlige forandringer opp. Reaksjonen
stopper opp etter 10 - 20 minutter, når hver flaske er halvfull. En
med en rød løsning, en med en farveløs løsning og den siste med en
blå løsning (se figur \ref{fontene1b}).


\subsubsection{Framgangsmåte}
Sett opp utstyret slik som vist på figur \ref{fontene1}. Monter opp
de tre rundkolbene på stativene slik at de står ved siden av
hverandre.
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=1.0\textwidth]{images/fontene1/kobberfontene}
\caption{De tre rundkolbene forbundet med glassrør}
\label{fontene1}
\end{figure}
Sørg for at kolbene er forbundet med hverandre via glassrør som går
ned i kolbene via en gummikork, som ellers tetter til åpningen på
rundkolben.\\
Juster glassrøret slik at det går ned i løsningen (som vist på figur
\ref{fontene1}) i kolbe 1, ned til midten av kolbe 2 og 2 - 3 cm ned
i kolbe 3.\\
Hell 400 ml med en 0.35M NaOH løsning\footnote{1 liter lages ved å
løse 14 gram NaOH i 600 ml destillert vann, deretter tynnes
løsningen videre til nøyaktig 1.0 liter} ned i kolbe 1 (den som er
åpen under forsøket). Ta av gummikorken til den midterste kolben
(kolbe 2) og hell 1 ml med phenolphthalein indikator løsningen nedi
kolben. Fyll deretter kolben opp med 1140 ml med en 0.1M HNO$_{3}$
løsning\footnote{Lages ved å blande 6.3 ml konsentrert (16M)
HNO$_{3}$ med 600 ml destillert vann. Løsningen tynnes deretter ut
til nøyaktig 1.0 liter. Eller en kan blande 100 ml med 1M HNO$_{3}$
med 600 ml destillert vann, som deretter tynnes ut til
nøyaktig 1.0 liter.}. Sett deretter på gummikorken.\index{Phenolphthalein}\\
\newline
I den tredje og siste kolben (kolbe 3) helles 25 ml konsentrert
\sal. Gummikorken settes deretter fast slik at åpningen er ordentlig
tettet.\\
\newline
Når forsøket skal settes igang, slippes to
kobberbiter\footnote{Kobbermynter kan også brukes, men ikke mynter
som bare er kobberbelagte zink kjerner, fordi dette vil forårsake at
reaksjonen blir for voldsom og vanskelig å kontrollere.} ned i kolbe
3 (gummikorken settes øyeblikkelig på igjen) som inneholder den
konsentrerte salpetersyren. En rød-brun gass dannes og fyller
kolben. Det vi nå kan se er at løsningen i kolbe 2 begynner å renne
inn i kolbe 1. Etter flere minutter, har den rød-brune gassen fylt
kolbe 3 og løsningen stopper å renne over fra kolbe 2 til kolbe 1.
Etter en liten stund begynner løsningen i kolbe 2 å renne inn i
kolbe 3 med den konsentrerte syra. Løsningen i kolbe 1 renner over i
kolbe 2 (som blir farveløs). Løsningen i kolbe 3 blir blå (se figur
\ref{fontene1b}).
\begin{figure}[h]
 \centering
\includegraphics[width=1.0\textwidth]{images/fontene1/kobberfontene2}
\caption{De tre rundkolbene etter reaksjonsforløpet.}
\label{fontene1b}
\end{figure}


\subsubsection{Teori}
I dette forsøket bruker vi reaksjonen mellom kobber og salpetersyre
til å initiere en serie med kjemiske reaksjoner som pågår i nesten
20 minutter.\\
Når kobberbitene slippes ned i kolben som inneholder kons. \sal,
fylles kolben med en rød-brun gass - NO$_{2}$.
\begin{equation}\label{okskobber}
    Cu (s) + 4H^{+} (aq) + 2No^{-}_{3} (aq) = Cu^{2+} (aq) + 2H_{2}O + 2NO_{2} (g)
\end{equation}
(Mer elektropositive metaller tenderer til å redusere salpetersyren
til lavere oksidasjonstrinn, og hadde vi brukt kobber med sink,
ville vi også ha fått ammoniakk:
\begin{equation}\label{okskobber2}
    4Zn (s) + NO^{-}_{3} (aq) + 10H^{+} (aq) = 4Zn^{2+} (aq) + NH^{+}_{4} (aq) + 3H_{2}O
\end{equation})
Etter hvert som gass produseres i kolbe 3 og trykket stiger. Vil det
økte trykket få løsningen i kolbe 2 til å renne over i kolbe 1. Når
phenolphthalein blandes med NaOH -løsningen blir løsningen rød.\\
\newline
Når reaksjonen mellom kobber og \sal nærmer seg slutten, går
reaksjonen saktere og kolbe 3 blir avkjølt. I mellomtiden har den
svært oppløselige NO$_{2}$ -gassen produsert i reaksjonen kommet
over i kolbe 2 og løst seg i løsningen som her består av en 0.1M
HNO$_{3}$ -løsning.\\
\newline
Den kombinerte effekten av oppløsingen av gass i kolbe 2 og
avkjøling av kolbe 3 sørger for å senke trykket i kolbe 3.\\
Dette sørger for å tvinge løsningen i kolbe 1 over i kolbe 2 (som
blir farveløs når den blandes med syren - phenolphthaleinen går
tilbake til farveløshet). Når kolbe 2 fylles med væske, renner
væsken over i kolbe 3. Væsken som nå kommer over i kolbe 3, tynner
ut og blandes med løsningen av kobbernitrat (som ble dannet i
reaksjonen med kobberbitene og \sal). Kobbernitrat løsningen farger
nå løsningen i kolbe 3 blå.\index{Kobbernitrat}


\subsubsection{Forsiktig}
Ren salpetersyre er en fargeløs væske med et kokepunkt på 86
$^{\circ}$C. Med vann danner den en azeotropisk blanding (en
blanding som har konstant kokepunkt) som inneholder 68$\%$ syre og
har et kokepunkt på 120.5 $^{\circ}$C. Det er denne azeotropen som
kalles konsentrert salpetersyre. Ren HNO$_{3}$ har ingen sure
egenskaper; den autoprotolyserer ifølge likningen:
\begin{equation}\label{salpetersyreprotolyse}
    2HNO_{3} = H_{2}O + NO^{+}_{2} + NO^{-}_{3}
\end{equation}
Blandet med vann er HNO$_{3}$ en enprotisk, sterk syre. Den er et
meget kraftig oksidasjonsmiddel. Det må derfor utvises stor
forsiktighet
når en behandler syren.\\
Den rød-brune gassen som dannes i kolbe 3 under reaksjonen er
nitrogendioksid, NO$_{2}$. Nitrogendioksid virker irriterende på
åndedrettssystemet og kan gi alvorlige skader ved lengre tids
eksponering. Konsentrasjoner på 100 ppm er farlig ved kortere
eksponeringer, mens konsentrasjoner på 200ppm eller over er dødelige
selv ved korte eksponeringer.

\subsubsection{Fjerne avfall/rester etter forsøket}
Restene etter forsøket burde bli nøytralisert ved å tilsette
natriumbikarbonat (NaHCO$_{3}$) til løsningene til de slutter å
frese. De nøytraliserte løsningene kan skylles ned i vasken med
springvann.


\subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
\begin{table}[h]
\begin{tabular}{ll}
 400 ml 0.35M natriumhydroksid (NaOH)  & 1 ml phenolphthalein løsning    \\
 1140 ml 0.1 M salpetersyre, HNO$_{3}$  & 25 ml kons \sal    \\
kobber   & 3 1-liters rundkolber    \\
 3 stativ med klemmer  &  4 90$^{\circ}$ glassrør med diameter 1 cm og lengde ca. 15 cm  \\
 1 gummikork med 1 hull  & 2 gummikorker med 2 hull    \\
 15 cm gummislange  &   \\
\end{tabular}
  \caption{Kjemikalieliste til forsøket - Fontene effekt med salpetersyre og kobber}
\end{table}

\nocite{Cotton2}
\nocite{Perkins}
\nocite{bassam3}

\printbibliography
