X-Git-Url: https://pere.pagekite.me/gitweb/text-smell-og-bang-hauge.git/blobdiff_plain/a5917b21c1fb9f2d048de42deeb1ca5ead2c85d7..8e8d4c6202b3e69a9c84bdc7495dad1ee938c8ee:/SLSection10-kjemi.tex?ds=inline

diff --git a/SLSection10-kjemi.tex b/SLSection10-kjemi.tex
index 2fcf0f8..21fb532 100644
--- a/SLSection10-kjemi.tex
+++ b/SLSection10-kjemi.tex
@@ -1,180 +1,180 @@
-\section{Oksidasjon av ammoniakk med Cr$_{2}$O$_{3}$}
-\label{Kromoks} \index{Oksidasjon av ammoniakk med Cr$_{2}$O$_{3}$|textbf}
-
-
-
-\subsubsection{Innledning}
-\index{Oksidasjon av ammoniakk med Cr$_{2}$O$_{3}$|textbf}
- Den vanlige demonstrasjonsøvelsen som omhandler den
-katalyttiske oksidasjonen av \am, involverer bruken av
-forhåndsvarmet platina og kobber spoler \cite{fowles}\cite{Gilbert}
-og er kjedelige og kompliserte. \\ Flere oksider av
-innskuddsmetallene kan brukes som katalytt i oksidasjonen av \am,
-men bruken av krom(III)oksid, Cr$_{2}$O$_{3}$ tillater imidlertid at
-en kan demonstrere denne oksydasjonen på en
-svært effektfull og vakker måte.\\
-\newline
-I tillegg er det perfekt å utføre denne øvelsen rett etter at en har
-utført vulkanforsøket som er nevnt i forrige demonstrasjonsøvelse
-(auto-oksydasjon av ammoniumdikromat). Dette fordi sluttproduktet av
-denne reaksjonen  nettopp er krom(III)oksid.\\
-\newline
-Komersielt tilgjengelig Cr$_{2}$O$_{3}$ er ikke brukbart for akkurat
-dette forsøket, men oksidet fra dekomponeringen av ammoniumdikromat
-er perfekt. Og har man først utført dette forsøket og tatt vare på
-katalysten, kan den lagres i lang tid uten å miste sin reaktivitet.
-
-\subsubsection{Forberedelse}
-Øvelsen med katalyttisk oksidasjon av \am utføres best i et mørkt
-(halvmørkt) klasserom. Effekten er tydelig synlig, selv i et stort
-rom. Størrelsen på flasken eller glasskolben har heller ikke så mye
-å si for effekten. En kan like gjerne utføre forsøket i en
-glassflaske med skrukork - så lenge flasken er gjennomsiktig.
-
-
-\subsubsection{Framgangsmåte}
-I vårt forsøk benytter vi oss av en 25 liter stor glasskoblbe med
-vid munning. Ca. 40-50 ml med konsentrert \amm løsning (35$\%$
-(0.880 g cm$^{-3}$) eller høyere) helles ned i glasskolben, som
-etterpå blir lukket med et passende lokk.\\
-Kolben rystes rundt en stund slik at vi får blandet ammoniakken med
-luften inne i kolben. Vi får på denne måten dannet en effektiv
-atmosfære av ammoniakk i kolben.\\
-\newline
-Krom(III)oksiden plasseres i en forbrenningsskje og varmes opp over
-en gassbrenner til det begynner å gløde av oksiden.
-\begin{figure}[h]
-\centering
-\includegraphics[width=0.90\textwidth]{oksidasjon_amm/hoved1.eps}
-\caption{Oksidasjon av \am med Cr$_{2}$O$_{3}$}
-\end{figure}
-Når krom(III)oksiden er varmet opp, føres den ned i kolben (se
-figurene).\\
-Har man på forhånd laget til en anordning som kan blåse oksiden ut
-av forbrenningsskjeen etter at den er ført ned i kolben med skjeen
-og lokket satt på, kan en styre gnistregnet inne i kolben. Vi lagde
-en slik anordning lett ved å feste en gummislange til en blåsebelg
-(se fig. \ref{blasebelg} på side \pageref{blasebelg}).
-\begin{figure}[h]
-\centering
-\includegraphics[width=0.80\textwidth]{oksidasjon_amm/hoved0.eps}
-\caption{Hjemmelaga $"$blåsebelg$"$ anordning} \label{blasebelg}
-\end{figure}
-Slangen førte vi ned igjennom et hull i lokket som vi hadde ordnet
-til på forhånd. Slangen var festet nedover forbrenningsskjeens
-skaft.
-\begin{figure}[h]
-\centering
-\includegraphics[width=0.50\textwidth]{oksidasjon_amm/hoved3.eps}
-\caption{Ved slutten av hver tilførsel av nytt Cr$_{2}$O$_{3}$ vil
-beholderen fylles med en $"$hvit$"$ røyk av vanndamp}
-\end{figure}
-Ved å klemme inn belgen, ble litt av den varme kromoksiden blåst ut
-av skjeen og reaksjonen startet opp. Varmen fra selve oksidasjonen
-som skjer på overflaten av kromoksid partiklene er høy nok til å få
-partiklene til å gløde rødt. \\
-Etter som reaksjonen med partiklene som ble blåst opp i ammoniakk
-atomsfæren avtar med dertil varmegang, vil flasken bli dekket av et
-lag med vanndamp og bildet blir utydelig.\\
-Et nytt pump med blåsebelgen vil sette reaksjonen i gang på nytt med
-det samme forløpet.\\
-\newline
-Tilslutt vil flasken bli fylt med den brunlige NO$_{2}$ gassen. Av
-denne grunn bør forsøket bli utført enten under et avtrekk, eller i
-nærheten av et åpent vindu e.l.\\ Bortsett fra nitrogendioksiden er
-stort sett den eneste kilden til irritasjon lukten av ammoniakk.
-Svært lite støv fra Cr$_{2}$O$_{3}$ vil komme ut av glasskolben.\\
-\newline
-Den samme demostrasjonen kan også utføres svært enkelt. Ved å ta en
-vanlig glassflaske med skrukork i bruk. Her kan en helle nedi den
-samme mengden med konsentrert \amm, lukke igjen korken og riste
-flasken.\\
-Deretter tar man og varmer opp litt Cr$_{2}$O$_{3}$ i en metallskje
-over en gassbrenner. Når oksidet begynner å gløde litt, heller man
-bare oksidet oppi flasken og skrur korken fort igjen. Her er det
-viktig å få korken fort på slik at man unngår så mye \am damp i
-rommet og at varme Cr$_{2}$O$_{3}$ partikler kommer flyvende ut av
-flasken.\\ Partiklene til katalytten vil nå være fanget inne i
-flasken og gnistre og lyse rødt og gult. Noen av dem vil holde seg
-glødende opptil 60 sekunder.\\
-\newline
-Etter at reaksjonen er ferdig, vil flasken fylles med vanndamp. En
-kan utføre det samme forsøket flere ganger - ved å tilsette mer
-oppvarmet Cr$_{2}$O$_{3}$ fra en metallskje og lukke igjen korken.
-
-
-\subsubsection{Teori}
-Reaksjonsmekanismen er svært komplisert. Når forsøket utføres i en
-åpen beholder, vil mesteparten av \amm oksidere til nitrogen:
-\begin{equation}\label{oksamm1}
-    4NH_{3} + 2O_{2} \Longrightarrow 2N_{2} + 6H_{2}O
-\end{equation}
-Det vil i dette tilfellet ikke bli produsert noe nitrogendioksid.
-Gjentar en deretter eksperimentet i en lukket beholder (som
-beskrevet under framgangsmåte), vil oksidasjonen overraskende nok gå
-lengre og danne nitrogenoksid, som videre gir den brune gassen
-NO$_{2}$ og som tilslutt produserer ammoniumnitrat:
-\begin{equation}\label{oksamm2}
-    4NH_{3} + 5O_{2} \Longrightarrow 4NO
-\end{equation}
-\begin{equation}\label{oksamm3}
-    2NO + O_{2} \Longrightarrow 2NO_{2}
-\end{equation}
-\begin{equation}\label{oksamm4}
-    4NO + 4NH_{3} + 3O_{2} + 2H_{2}O \Longrightarrow 4NH_{4}NO_{3}
-\end{equation}
-Årsaken til denne forskjellen i reaksjonsmønster er enda ikke kjent.
-Det er mulig at mangelen på nitrat i det åpne forsøket kan være
-grunnen til at reaksjonen mellom NH$_{3}$ og NO danner N$_{2}$,
-N$_{2}$O og H$_{2}$O - katalysert med Cr$_{2}$O$_{3}$\footnote{H.
-Niiyama, K. Murata, H. V. Can, and E. Echigoya, J. Catal., 1980,
-\textbf{63}, 1-10.} \footnote{H.E. Curry-Hyde, H. Musch, A. Baiker,
-M. Schraml-Marth, and A. Wokaun, J. Catal., 1992, \textbf{133},
-397-414.}, men dette forklarer ikke hvorfor nitrat blir dannet i det
-lukkede systemet.
-
-
-\subsubsection{Forsiktig}
-Det er viktig å huske på at krom(IV) forbindelser og krom(III)oksid
-virker irriterende på hud og i kontakt med øyne, og spesielt hvis
-man får støv inn i åndedrettsystemet \cite{muir}. Ellers bør en
-bruke hansker når en behandler stoffer som krom(IV) forbindelser og
-(NH$_{4}$)$_{2}$Cr$_{2}$O$_{7}$.
-
-
-\subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
-\begin{table}[h]\begin{tabular}{ll}
- Krom(III)oksid, Cr$_{2}$O$_{3}$ & Konsentrert \am \\
-Rundkolbe, 20 l eller egnet glassflaske & gassbrenner \\
- Forbrenningsskje    &        \\
-\end{tabular}
-\caption{Kjemikalieliste til forsøket - Oksidasjon av ammoniakk med
-Cr$_{2}$O$_{3}$}
-\end{table}
-
-
-
-\subsubsection{Referanser}
-\begin{description}
-    \item[\lbrack1\rbrack] V.A. Volkovich and T.R. Griffiths.
-\newblock Catalytic oxidation of ammonia: A sparkling experiment.
-\newblock {\em Journal of Chemical Education}, 77(177), 2000.
-    \item[\lbrack2\rbrack] Ed. G.L.~Gilbert.
-\newblock Tested demonstrations in chemistry and selected demonstrations.
-\newblock {\em Journal of Chemical Education}, 1:1--35, 1994.
-\newblock Denison University, Granville.
-\item[\lbrack3\rbrack] Bassam~Z. Shakhashiri.
-\newblock {\em Chemical Demonstrations - A Handbook for Teachers of Chemistry},
-  volume~1.
-\newblock The University of Winsconsin Press, 1 edition, 1983.
-\newblock 343 pages \\ ISBN: 0-299-08890-1.
-\item[\lbrack4\rbrack] G.~Fowles.
-\newblock {\em Lecture Demonstrations in Chemistry}.
-\newblock Number pp 175-180. G. Bell $\&$ Sons Ltd, London, 1947.
-\end{description}
-
-
-
-
-
-
+\section{Oksidasjon av ammoniakk med Cr$_{2}$O$_{3}$}
+\label{Kromoks} \index{Oksidasjon av ammoniakk med Cr$_{2}$O$_{3}$|textbf}
+
+
+
+\subsubsection{Innledning}
+\index{Oksidasjon av ammoniakk med Cr$_{2}$O$_{3}$|textbf}
+ Den vanlige demonstrasjonsøvelsen som omhandler den
+katalyttiske oksidasjonen av \am, involverer bruken av
+forhåndsvarmet platina og kobber spoler \cite{fowles}\cite{Gilbert}
+og er kjedelige og kompliserte. \\ Flere oksider av
+innskuddsmetallene kan brukes som katalytt i oksidasjonen av \am,
+men bruken av krom(III)oksid, Cr$_{2}$O$_{3}$ tillater imidlertid at
+en kan demonstrere denne oksydasjonen på en
+svært effektfull og vakker måte.\\
+\newline
+I tillegg er det perfekt å utføre denne øvelsen rett etter at en har
+utført vulkanforsøket som er nevnt i forrige demonstrasjonsøvelse
+(auto-oksydasjon av ammoniumdikromat). Dette fordi sluttproduktet av
+denne reaksjonen  nettopp er krom(III)oksid.\\
+\newline
+Komersielt tilgjengelig Cr$_{2}$O$_{3}$ er ikke brukbart for akkurat
+dette forsøket, men oksidet fra dekomponeringen av ammoniumdikromat
+er perfekt. Og har man først utført dette forsøket og tatt vare på
+katalysten, kan den lagres i lang tid uten å miste sin reaktivitet.
+
+\subsubsection{Forberedelse}
+Øvelsen med katalyttisk oksidasjon av \am utføres best i et mørkt
+(halvmørkt) klasserom. Effekten er tydelig synlig, selv i et stort
+rom. Størrelsen på flasken eller glasskolben har heller ikke så mye
+å si for effekten. En kan like gjerne utføre forsøket i en
+glassflaske med skrukork - så lenge flasken er gjennomsiktig.
+
+
+\subsubsection{Framgangsmåte}
+I vårt forsøk benytter vi oss av en 25 liter stor glasskoblbe med
+vid munning. Ca. 40-50 ml med konsentrert \amm løsning (35$\%$
+(0.880 g cm$^{-3}$) eller høyere) helles ned i glasskolben, som
+etterpå blir lukket med et passende lokk.\\
+Kolben rystes rundt en stund slik at vi får blandet ammoniakken med
+luften inne i kolben. Vi får på denne måten dannet en effektiv
+atmosfære av ammoniakk i kolben.\\
+\newline
+Krom(III)oksiden plasseres i en forbrenningsskje og varmes opp over
+en gassbrenner til det begynner å gløde av oksiden.
+\begin{figure}[h]
+\centering
+\includegraphics[width=0.90\textwidth]{oksidasjon_amm/hoved1.eps}
+\caption{Oksidasjon av \am med Cr$_{2}$O$_{3}$}
+\end{figure}
+Når krom(III)oksiden er varmet opp, føres den ned i kolben (se
+figurene).\\
+Har man på forhånd laget til en anordning som kan blåse oksiden ut
+av forbrenningsskjeen etter at den er ført ned i kolben med skjeen
+og lokket satt på, kan en styre gnistregnet inne i kolben. Vi lagde
+en slik anordning lett ved å feste en gummislange til en blåsebelg
+(se fig. \ref{blasebelg} på side \pageref{blasebelg}).
+\begin{figure}[h]
+\centering
+\includegraphics[width=0.80\textwidth]{oksidasjon_amm/hoved0.eps}
+\caption{Hjemmelaga $"$blåsebelg$"$ anordning} \label{blasebelg}
+\end{figure}
+Slangen førte vi ned igjennom et hull i lokket som vi hadde ordnet
+til på forhånd. Slangen var festet nedover forbrenningsskjeens
+skaft.
+\begin{figure}[h]
+\centering
+\includegraphics[width=0.50\textwidth]{oksidasjon_amm/hoved3.eps}
+\caption{Ved slutten av hver tilførsel av nytt Cr$_{2}$O$_{3}$ vil
+beholderen fylles med en $"$hvit$"$ røyk av vanndamp}
+\end{figure}
+Ved å klemme inn belgen, ble litt av den varme kromoksiden blåst ut
+av skjeen og reaksjonen startet opp. Varmen fra selve oksidasjonen
+som skjer på overflaten av kromoksid partiklene er høy nok til å få
+partiklene til å gløde rødt. \\
+Etter som reaksjonen med partiklene som ble blåst opp i ammoniakk
+atomsfæren avtar med dertil varmegang, vil flasken bli dekket av et
+lag med vanndamp og bildet blir utydelig.\\
+Et nytt pump med blåsebelgen vil sette reaksjonen i gang på nytt med
+det samme forløpet.\\
+\newline
+Tilslutt vil flasken bli fylt med den brunlige NO$_{2}$ gassen. Av
+denne grunn bør forsøket bli utført enten under et avtrekk, eller i
+nærheten av et åpent vindu e.l.\\ Bortsett fra nitrogendioksiden er
+stort sett den eneste kilden til irritasjon lukten av ammoniakk.
+Svært lite støv fra Cr$_{2}$O$_{3}$ vil komme ut av glasskolben.\\
+\newline
+Den samme demostrasjonen kan også utføres svært enkelt. Ved å ta en
+vanlig glassflaske med skrukork i bruk. Her kan en helle nedi den
+samme mengden med konsentrert \amm, lukke igjen korken og riste
+flasken.\\
+Deretter tar man og varmer opp litt Cr$_{2}$O$_{3}$ i en metallskje
+over en gassbrenner. Når oksidet begynner å gløde litt, heller man
+bare oksidet oppi flasken og skrur korken fort igjen. Her er det
+viktig å få korken fort på slik at man unngår så mye \am damp i
+rommet og at varme Cr$_{2}$O$_{3}$ partikler kommer flyvende ut av
+flasken.\\ Partiklene til katalytten vil nå være fanget inne i
+flasken og gnistre og lyse rødt og gult. Noen av dem vil holde seg
+glødende opptil 60 sekunder.\\
+\newline
+Etter at reaksjonen er ferdig, vil flasken fylles med vanndamp. En
+kan utføre det samme forsøket flere ganger - ved å tilsette mer
+oppvarmet Cr$_{2}$O$_{3}$ fra en metallskje og lukke igjen korken.
+
+
+\subsubsection{Teori}
+Reaksjonsmekanismen er svært komplisert. Når forsøket utføres i en
+åpen beholder, vil mesteparten av \amm oksidere til nitrogen:
+\begin{equation}\label{oksamm1}
+    4NH_{3} + 2O_{2} \Longrightarrow 2N_{2} + 6H_{2}O
+\end{equation}
+Det vil i dette tilfellet ikke bli produsert noe nitrogendioksid.
+Gjentar en deretter eksperimentet i en lukket beholder (som
+beskrevet under framgangsmåte), vil oksidasjonen overraskende nok gå
+lengre og danne nitrogenoksid, som videre gir den brune gassen
+NO$_{2}$ og som tilslutt produserer ammoniumnitrat:
+\begin{equation}\label{oksamm2}
+    4NH_{3} + 5O_{2} \Longrightarrow 4NO
+\end{equation}
+\begin{equation}\label{oksamm3}
+    2NO + O_{2} \Longrightarrow 2NO_{2}
+\end{equation}
+\begin{equation}\label{oksamm4}
+    4NO + 4NH_{3} + 3O_{2} + 2H_{2}O \Longrightarrow 4NH_{4}NO_{3}
+\end{equation}
+Årsaken til denne forskjellen i reaksjonsmønster er enda ikke kjent.
+Det er mulig at mangelen på nitrat i det åpne forsøket kan være
+grunnen til at reaksjonen mellom NH$_{3}$ og NO danner N$_{2}$,
+N$_{2}$O og H$_{2}$O - katalysert med Cr$_{2}$O$_{3}$\footnote{H.
+Niiyama, K. Murata, H. V. Can, and E. Echigoya, J. Catal., 1980,
+\textbf{63}, 1-10.} \footnote{H.E. Curry-Hyde, H. Musch, A. Baiker,
+M. Schraml-Marth, and A. Wokaun, J. Catal., 1992, \textbf{133},
+397-414.}, men dette forklarer ikke hvorfor nitrat blir dannet i det
+lukkede systemet.
+
+
+\subsubsection{Forsiktig}
+Det er viktig å huske på at krom(IV) forbindelser og krom(III)oksid
+virker irriterende på hud og i kontakt med øyne, og spesielt hvis
+man får støv inn i åndedrettsystemet \cite{muir}. Ellers bør en
+bruke hansker når en behandler stoffer som krom(IV) forbindelser og
+(NH$_{4}$)$_{2}$Cr$_{2}$O$_{7}$.
+
+
+\subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
+\begin{table}[h]\begin{tabular}{ll}
+ Krom(III)oksid, Cr$_{2}$O$_{3}$ & Konsentrert \am \\
+Rundkolbe, 20 l eller egnet glassflaske & gassbrenner \\
+ Forbrenningsskje    &        \\
+\end{tabular}
+\caption{Kjemikalieliste til forsøket - Oksidasjon av ammoniakk med
+Cr$_{2}$O$_{3}$}
+\end{table}
+
+
+
+\subsubsection{Referanser}
+\begin{description}
+    \item[\lbrack1\rbrack] V.A. Volkovich and T.R. Griffiths.
+\newblock Catalytic oxidation of ammonia: A sparkling experiment.
+\newblock {\em Journal of Chemical Education}, 77(177), 2000.
+    \item[\lbrack2\rbrack] Ed. G.L.~Gilbert.
+\newblock Tested demonstrations in chemistry and selected demonstrations.
+\newblock {\em Journal of Chemical Education}, 1:1--35, 1994.
+\newblock Denison University, Granville.
+\item[\lbrack3\rbrack] Bassam~Z. Shakhashiri.
+\newblock {\em Chemical Demonstrations - A Handbook for Teachers of Chemistry},
+  volume~1.
+\newblock The University of Winsconsin Press, 1 edition, 1983.
+\newblock 343 pages \\ ISBN: 0-299-08890-1.
+\item[\lbrack4\rbrack] G.~Fowles.
+\newblock {\em Lecture Demonstrations in Chemistry}.
+\newblock Number pp 175-180. G. Bell $\&$ Sons Ltd, London, 1947.
+\end{description}
+
+
+
+
+
+
