% category: unknown
\section{Fyrverkeri under vann}
\label{Fyrverkeri}
\index{Fyrverkeri under vann|textbf}

\subsubsection{Innledning}
Klorgass blir ført med en slange ned til bunnen av en stor
målesylinder, og bobler opp til overflaten av vannet som
målesylinderen er fylt med. Biter av kalsiumkarbid blir sluppet på
bunnen av sylinderen og produserer acetylen gass. Der hvor boblene til
de to gassene kolliderer, får vi et kort, skarpt lystglimt etterfulgt
av et skarpt smell.
\index{Kalsiumkarbid, CaC$_{2}$}
\index{Klorgass}
\index{Acetylen gass}

\subsubsection{Framgangsmåte}

Forsøket er relativt enkelt å sette opp. Vi trenger en erlenmeyerkolbe
på omlag 250 ml, hvor vi skal helle i natriumhypokloritten og ei kork
med glassgjennomføring. I den andre enden har vi en målesylinder på
omlag 1000 ml med et glassrør som går fra toppen og ned til ei
avbøyning i røret ved bunnen av målesylinderen (se figur
\ref{fyrverkeriuvann}). Erlenmeyerkolben og glassrøret som er satt ned
i målesylinderen er koblet sammen med en gummislange.

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.9\textwidth]{images/fyrverkeriivann/klor_acetylen1}
\caption{Utstyrsoppsettet til forsøket - klorgass og acetylengass}
\label{fyrverkeriuvann}
\end{figure}

Har en ikke natriumhypokloritt i ren form kan en utmerket godt bruke
klorin\footnote{Klorin består av natriumhypokloritt, NaClO og
  natriumhydroksid, NaOH. NaOH blir hovedsaklig tilsatt for å
  stabilisere natriumhypokloritten, slik at denne ikke danner Cl$_{2}$
  gass.}

Hell i ca. 150 ml klorin i erlenmeyerkolben. Fyll deretter opp
målesylinderen med vann til toppmerket. Ha slangen som er forbundet
med korken til erlenmeyerkolben oppi målesylinderen slik som på
figur \ref{fyrverkeriuvann}. Deretter heller en 20 ml konsentrert
saltsyre oppi erlenmeyerkolben. Korken settes på og en kan nå
observere at bobler stiger opp fra målesylinderens bunn. Vent til
all lufta er fordrevet fra systemet (10 - 15 sekunder). Deretter
hiver en en liten klump med kalsiumkarbid oppi målesylinderen.
Reaksjonen starter umiddelbart, og vi får dannet acetylengass.
Nå ligger kalsiumkarbid klumpen på bunnen av målesylinderen og
produserer acetylen gass som stiger oppover sammen med klorgassen i
sylinderen. Hver gang en boble med acetylengass kolliderer med en
boble med klorgass, får vi et kraftig lysglimt med dertil hørende
smell (se fig.\ref{fyrverkeriuvann2}).


\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.9\textwidth]{images/fyrverkeriivann/klor_acetylen2}
\caption{Reaksjonen mellom klorgass og acetylengass skaper skarpe
lysglimt med dertil hørende smell} \label{fyrverkeriuvann2}
\end{figure}


\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.3\textwidth]{images/fyrverkeriivann/klor_acetylen3}
\includegraphics[width=0.3\textwidth]{images/fyrverkeriivann/klor_acetylen4}
\caption{Etter hvert som de to gassene kolliderer får vi dannet sot
på toppen av målesylinderen.}
\end{figure}

Når mengden klorgass begynner å avta, er det bare å riste
på erlenmeyerkolben, så vil mer klorgass bli dannet og reaksjonen
fortsetter. Skulle produksjonen av acetylengass avta, er det bare å
hive en liten bit med kalsiumkarbid oppi målesylinderen.

\subsubsection{Teori}

Klor er en svakt gul-grønn gass med en sterk kvelende lukt. Det
normale kokepunkt er på -31.0$^{\circ}$C, og klor har et smeltepunkt
på -101.0$^{\circ}$C. Det er løselig i vann til en konsentrasjon på
0.092 mol/liter ved 25$^{\circ}$C \cite{merckindex1976}. Klor
framstilles kommersielt fra elektrolyse av NaCl.

Klorgassen lager vi ved å oksidere saltsyren med underklorsyrling,
HOCl.

\begin{equation}\label{fyrv}
    Cl^{-} (aq) + HOCl (aq) + H^{+} (aq) \Longrightarrow Cl_{2} (g) + H_{2}O (l)
\end{equation}

Underklorsyrling får vi fra klorin som normalt er en 5$\%$ blanding av
NaOCl i vann, men som inneholder underklorsyrling som et
reaksjonsprodukt når klor disproporsjonerer i vann. Formelen for
underklorsyrling blir ofte skrevet HOCl for å legge vekt på at
hydrogenatomet er bundet til oksygen- og ikke til kloratomet.

\begin{equation}\label{fyrv2}
    OCl^{-} (aq) + H_{2}O (l) \rightleftharpoons HOCl (aq) + OH^{-} (aq)
\end{equation}

HClO er en svak syre med en protolysekonstant K = 3.2 $^{\cdot}$
10$^{-8}$. Den eksisterer bare i vandig løsning, og selv i løsning
spaltes den langsomt til oksygen og saltsyre.

Underklorsyrling er et meget kraftig oksidasjonsmiddel. Dette framgår
også av følgende reduksjonspotensial:

\begin{equation}\label{underklorsyrling}
    2HOCl + 2H^{+} + 2e^{-} = Cl_{2} (g) + H_{2}O   \hspace{14mm}       E^{0} = +1.63 V
\end{equation}

Acetylengass er produsert av reaksjonen mellom kalsiumkarbid og
vann. Kalsiumkarbid kan anses å være saltet til den svake syra
acetylen (H$_{2}$C$_{2}$). Dette ionet (C$_{2}$$^{2-}$) reagerer med
vann i hydrolysereaksjonen, og danner produktet H$_{2}$C$_{2}$
(g). Acetylen inneholder to trippelbundne C-atomer, som hver for seg
er bundet til et hydrogenatom i en lineær struktur.

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/fyrverkeriivann/acetylen}
\end{figure}

En kunne forvente seg at klor angriper trippelbindingen og fester seg,
og på den måten danne dikloreten og tetrakloretan. I stedet binder
klor til seg et hydrogen fra acetylen og danner HCl (g) og C (s).

Det er karbonet som soter til toppen av målesylinderen.

\subsubsection{Forsiktig}

\begin{itemize}
  \item Endel av produktene i denne demostrasjonen involverer helsefarlige
    gasser og bør kun utføres i et avtrekkskap.
  \item Klorgass irriterer øyne, slimhinner og kan hvis en puster inn for
    store mengder føre til alvorlige lungeplager.
  \item Klor er også et kraftig oksidasjonsmiddel og brennbare stoffer vil
    kunne brenne i en atomosfære av Cl$_{2}$.
  \item Klorgass danner eksplosive blandinger med brennbare damper som
    f.eks. acetylen gass.
  \item Natriumhypokloritt vil irritere både øyne og hud ved kontakt. NaClO
    i kontakt med syrer vil danne klorgass.
\end{itemize}
\index{Klorgass}
\index{Cl$_{2}$}
\index{Natriumhypokloritt}
\index{Klorin}
\index{NaClO}
\index{Acetylen}


\subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
\begin{table}[h]\begin{tabular}{lll}
 Målesylinder 1000 ml & Gummislange  & Glassrør   \\
 Kork med hull & Erlenmeyerkolbe 250 ml  & Vann  \\
 Natriumhypokloritt, NaClO & Kalsiumkarbid, CaC$_{2} $  & \\
\end{tabular}
\caption{Kjemikalier til forsøket - Fyrverkeri under vann}
\end{table}

\nocite{Dunbar}
\nocite{dutton2}
\nocite{Mellor}
\nocite{bassam2}

\printbibliography
