]> pere.pagekite.me Git - text-smell-og-bang-hauge.git/blobdiff - SLSection12-kjemi.tex
Convert tex files from dos to unix line endings.
[text-smell-og-bang-hauge.git] / SLSection12-kjemi.tex
index 3ce6c261e00f1a0d3c1c242d36442f0fc9821c92..43ffda302395ba9efe2985efcbfd981e025366be 100644 (file)
-\section{Fyrverkeri under vann}\r
-\label{Fyrverkeri} \index{Fyrverkeri under vann|textbf}\r
-\r
-\r
-\r
-\subsubsection{Innledning}\r
-Klorgass blir ført med en\r
-slange ned til bunnen av en stor målesylinder, og bobler opp til\r
-overflaten av vannet som målesylinderen er fylt med. Biter av\r
-kalsiumkarbid blir sluppet på bunnen av sylinderen og produserer\r
-acetylen gass. Der hvor boblene til de to gassene kolliderer, får vi\r
-et kort, skarpt lystglimt etterfulgt av et skarpt smell.\r
-\index{Kalsiumkarbid, CaC$_{2}$}\index{Klorgass}\index{Acetylen\r
-gass}\r
-\r
-\r
-\r
-\subsubsection{Framgangsmåte}\r
-Forsøket er relativt enkelt å sette opp. Vi trenger en\r
-erlenmeyerkolbe på omlag 250 ml, hvor vi skal helle i\r
-natriumhypokloritten og ei kork med glassgjennomføring. I den andre\r
-enden har vi en målesylinder på omlag 1000 ml med et glassrør som\r
-går fra toppen og ned til ei avbøyning i røret ved bunnen av\r
-målesylinderen (se figur \ref{fyrverkeriuvann}). Erlenmeyerkolben og\r
-glassrøret som er satt ned i målesylinderen er koblet sammen med en\r
-gummislange.\r
-\r
-\begin{figure}[h]\r
-\centering\r
-\includegraphics[width=0.9\textwidth]{fyrverkeriivann/klor_acetylen1.eps}\r
-\caption{Utstyrsoppsettet til forsøket - klorgass og acetylengass}\r
-\label{fyrverkeriuvann}\r
-\end{figure}\r
-\noindent Har en ikke natriumhypokloritt i ren form kan en utmerket\r
-godt bruke klorin\footnote{Klorin består av natriumhypokloritt,\r
-NaClO og natriumhydroksid, NaOH. NaOH blir hovedsaklig tilsatt for å\r
-stabilisere natriumhypokloritten, slik at denne ikke danner Cl$_{2}$\r
-gass.}\\\r
-\newline\r
-Hell i ca. 150 ml klorin i erlenmeyerkolben. Fyll deretter opp\r
-målesylinderen med vann til toppmerket. Ha slangen som er forbundet\r
-med korken til erlenmeyerkolben oppi målesylinderen slik som på\r
-figur \ref{fyrverkeriuvann}. Deretter heller en 20 ml konsentrert\r
-saltsyre oppi erlenmeyerkolben. Korken settes på og en kan nå\r
-observere at bobler stiger opp fra målesylinderens bunn. Vent til\r
-all lufta er fordrevet fra systemet (10 - 15 sekunder). Deretter\r
-hiver en en liten klump med kalsiumkarbid oppi målesylinderen.\r
-Reaksjonen starter umiddelbart, og vi får dannet acetylengass.\\\r
-\newline\r
-Nå ligger kalsiumkarbid klumpen på bunnen av målesylinderen og\r
-produserer acetylen gass som stiger oppover sammen med klorgassen i\r
-sylinderen. Hver gang en boble med acetylengass kolliderer med en\r
-boble med klorgass, får vi et kraftig lysglimt med dertil hørende\r
-smell (se fig.\ref{fyrverkeriuvann2}).\r
-\r
-\r
-\begin{figure}[h]\r
-\centering\r
-\includegraphics[width=0.9\textwidth]{fyrverkeriivann/klor_acetylen2.eps}\r
-\caption{Reaksjonen mellom klorgass og acetylengass skaper skarpe\r
-lysglimt med dertil hørende smell} \label{fyrverkeriuvann2}\r
-\end{figure}\r
-\r
-\r
-\begin{figure}[h]\r
-\centering\r
-\includegraphics[width=0.3\textwidth]{fyrverkeriivann/klor_acetylen3.eps}\r
-\includegraphics[width=0.3\textwidth]{fyrverkeriivann/klor_acetylen4.eps}\r
-\caption{Etter hvert som de to gassene kolliderer får vi dannet sot\r
-på toppen av målesylinderen.}\r
-\end{figure}\r
-\noindent Når mengden klorgass begynner å avta, er det bare å riste\r
-på erlenmeyerkolben, så vil mer klorgass bli dannet og reaksjonen\r
-fortsetter. Skulle produksjonen av acetylengass avta, er det bare å\r
-hive en liten bit med kalsiumkarbid oppi målesylinderen.\r
-\r
-\r
-\subsubsection{Teori}\r
-Klor er en svakt gul-grønn gass med en sterk kvelende lukt. Det\r
-normale kokepunkt er på -31.0$^{\circ}$C, og klor har et smeltepunkt\r
-på -101.0$^{\circ}$C. Det er løselig i vann til en konsentrasjon på\r
-0.092 mol/liter ved 25$^{\circ}$C \footnote{M. Windholz, Ed.,The\r
-Merck Index, 9th ed., Merck and Co,: Rahway, New Jersey (1976)} Klor\r
-framstilles kommersielt fra elektrolyse av NaCl.\\\r
-\newline\r
-Klorgassen lager vi ved å oksidere saltsyren med underklorsyrling,\r
-HOCl.\r
-\r
-\begin{equation}\label{fyrv}\r
-    Cl^{-} (aq) + HOCl (aq) + H^{+} (aq) \Longrightarrow Cl_{2} (g) + H_{2}O (l)\r
-\end{equation}\r
-Underklorsyrling får vi fra klorin som normalt er en 5$\%$ blanding\r
-av NaOCl i vann, men som inneholder underklorsyrling som et\r
-reaksjonsprodukt når klor disproporsjonerer i vann. Formelen for\r
-underklorsyrling blir ofte skrevet HOCl for å legge vekt på at\r
-hydrogenatomet er bundet til oksygen- og ikke til kloratomet.\r
-\begin{equation}\label{fyrv2}\r
-    OCl^{-} (aq) + H_{2}O (l) \rightleftharpoons HOCl (aq) + OH^{-} (aq)\r
-\end{equation}\r
-\r
-HClO er en svak syre med en protolysekonstant K = 3.2 $^{\cdot}$\r
-10$^{-8}$. Den eksisterer bare i vandig løsning,\r
-og selv i løsning spaltes den langsomt til oksygen og saltsyre.\\\r
-Underklorsyrling eret meget kraftig oksidasjonsmiddel. Dette framgår\r
-også av følgende reduksjonspotensial:\r
-\begin{equation}\label{underklorsyrling}\r
-    2HOCl + 2H^{+} + 2e^{-} = Cl_{2} (g) + H_{2}O   \hspace{14mm}       E^{0} = +1.63 V\r
-\end{equation}\r
-\noindent Acetylengass er produsert av reaksjonen mellom\r
-kalsiumkarbid og vann. Kalsiumkarbid kan anses å være saltet til den\r
-svake syra acetylen (H$_{2}$C$_{2}$). Dette ionet (C$_{2}$$^{2-}$)\r
-reagerer med vann i hydrolysereaksjonen, og danner produktet\r
-H$_{2}$C$_{2}$ (g). Acetylen inneholder to trippelbundne C-atomer,\r
-som hver for seg er bundet til et hydrogenatom i en lineær struktur.\r
-\r
-\begin{figure}[h]\r
-\centering\r
-\includegraphics[width=0.4\textwidth]{fyrverkeriivann/acetylen.eps}\r
-\end{figure}\r
-\noindent En kunne forvente seg at klor angriper trippelbindingen og\r
-fester seg, og på den måten danne dikloreten og tetrakloretan. I\r
-stedet binder klor til seg et hydrogen fra acetylen og danner HCl\r
-(g) og C (s). \\ Det er karbonet som soter til toppen av\r
-målesylinderen.\r
-\r
-\r
-\subsubsection{Forsiktig}\r
-Endel av produktene i denne demostrasjonen involverer helsefarlige\r
-gasser og bør kun utføres i et avtrekkskap. \\\r
-Klorgass irriterer øyne, slimhinner og kan hvis en puster inn for\r
-store mengder føre til alvorlige lungeplager. \\\r
-Klor er også et kraftig oksidasjonsmiddel og brennbare stoffer vil\r
-kunne brenne i en atomosfære av Cl$_{2}$.\\\r
-Klorgass danner eksplosive blandinger med brennbare damper som\r
-f.eks. acetylen gass. \\\r
-Natriumhypokloritt vil irritere både øyne og hud ved kontakt. NaClO\r
-i kontakt med syrer vil danne klorgass.\r
-\index{Klorgass}\index{Cl$_{2}$}\index{Natriumhypokloritt}\index{Klorin}\r
-\index{NaClO}\index{Acetylen}\r
-\r
-\r
-\subsubsection{Utstyr og kjemikalier}\r
-\begin{table}[h]\begin{tabular}{lll}\r
- Målesylinder 1000 ml&gummislange  &glassrør   \\\r
- kork med hull& 250 ml erlenmeyerkolbe & vann  \\\r
-Natriumhypokloritt, NaClO& Kalsiumkarbid, CaC$_{2}$  & gummislange  \\\r
-&  &   \\\r
-\end{tabular}\r
-\caption{Kjemikalier til forsøket - Fyrverkeri under vann}\r
-\end{table}\r
-\r
-\r
-\r
-\subsubsection{Referanser}\r
-\begin{description}\r
-\item[\lbrack1\rbrack]J.~W. Mellor.\r
-\newblock {\em A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical\r
-  Chemistry}, volume~2.\r
-\newblock Longmans, Green and Co.: London, 1922.\r
-    \item[\lbrack2\rbrack] Bassam~Z. Shakhashiri.\r
-\newblock {\em Chemical Demonstrations - A Handbook for Teachers of Chemistry},\r
-  volume~2.\r
-\newblock The University of Winsconsin Press, 1 edition, 1985.\r
-\newblock 312 pages ISBN: 0-299-10130-4.\r
-\item[\lbrack3\rbrack]Alyea H.~N. Dutton.\r
-\newblock {\em Tested Demonstrations in Chemistry}.\r
-\newblock Journal of Chemical Education: Easton, Pennsylvania, 6 edition, 1965.\r
-\item[\lbrack4\rbrack]R.~E. Dunbar.\r
-\newblock {\em Journal of Chemical Educ.}, 25:A299, 1958.\r
-\end{description}\r
-\r
-\r
+\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]{fyrverkeriivann/klor_acetylen1.eps}
+\caption{Utstyrsoppsettet til forsøket - klorgass og acetylengass}
+\label{fyrverkeriuvann}
+\end{figure}
+\noindent 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.}\\
+\newline
+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.\\
+\newline
+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]{fyrverkeriivann/klor_acetylen2.eps}
+\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]{fyrverkeriivann/klor_acetylen3.eps}
+\includegraphics[width=0.3\textwidth]{fyrverkeriivann/klor_acetylen4.eps}
+\caption{Etter hvert som de to gassene kolliderer får vi dannet sot
+på toppen av målesylinderen.}
+\end{figure}
+\noindent 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 \footnote{M. Windholz, Ed.,The
+Merck Index, 9th ed., Merck and Co,: Rahway, New Jersey (1976)} Klor
+framstilles kommersielt fra elektrolyse av NaCl.\\
+\newline
+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 eret 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}
+\noindent 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]{fyrverkeriivann/acetylen.eps}
+\end{figure}
+\noindent 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}
+Endel av produktene i denne demostrasjonen involverer helsefarlige
+gasser og bør kun utføres i et avtrekkskap. \\
+Klorgass irriterer øyne, slimhinner og kan hvis en puster inn for
+store mengder føre til alvorlige lungeplager. \\
+Klor er også et kraftig oksidasjonsmiddel og brennbare stoffer vil
+kunne brenne i en atomosfære av Cl$_{2}$.\\
+Klorgass danner eksplosive blandinger med brennbare damper som
+f.eks. acetylen gass. \\
+Natriumhypokloritt vil irritere både øyne og hud ved kontakt. NaClO
+i kontakt med syrer vil danne klorgass.
+\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& 250 ml erlenmeyerkolbe & vann  \\
+Natriumhypokloritt, NaClO& Kalsiumkarbid, CaC$_{2}$  & gummislange  \\
+&  &   \\
+\end{tabular}
+\caption{Kjemikalier til forsøket - Fyrverkeri under vann}
+\end{table}
+
+
+
+\subsubsection{Referanser}
+\begin{description}
+\item[\lbrack1\rbrack]J.~W. Mellor.
+\newblock {\em A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical
+  Chemistry}, volume~2.
+\newblock Longmans, Green and Co.: London, 1922.
+    \item[\lbrack2\rbrack] Bassam~Z. Shakhashiri.
+\newblock {\em Chemical Demonstrations - A Handbook for Teachers of Chemistry},
+  volume~2.
+\newblock The University of Winsconsin Press, 1 edition, 1985.
+\newblock 312 pages ISBN: 0-299-10130-4.
+\item[\lbrack3\rbrack]Alyea H.~N. Dutton.
+\newblock {\em Tested Demonstrations in Chemistry}.
+\newblock Journal of Chemical Education: Easton, Pennsylvania, 6 edition, 1965.
+\item[\lbrack4\rbrack]R.~E. Dunbar.
+\newblock {\em Journal of Chemical Educ.}, 25:A299, 1958.
+\end{description}
+
+