Kolsyreisen och jättebubblan

Kemi

Gilla:		Dela:

Film

Det här behöver du

• Kolsyreis (även kallat torris eller koldioxidis) - Googla på det inköpsställe som ligger närmast dig. Till experimentet behövs ungefär 1 dl. Både kaka och pellets går bra.
• Om du köper en kaka:
  • 1 st handduk
  • 1 st hammare (eller något annat att banka sönder isen med)
• 1 st stor och rund skål
• 1 st kopp (eller liknande)
• 1 st remsa av tyg (till exempel ett skosnöre eller en remsa av ett lakan)
• Yes diskmedel
• Glycerin (även kallat glycerol)
• Vatten
• Säkerhetsutrustning: 1 st handske eller tång

Kort förklaring

Koldioxidis sublimerar i rumstemperatur, alltså övergår från fast form till gasform. Det här sker snabbare i varmt vatten, och det bildas massor av bubblor av koldioxidgas. Här fångar du gasen i en stor såpbubbla. Koldioxidgasen är jättekall och kyler ner luften, vilket leder till att vattenånga i luften kondenserar, alltså övergår från gasform till flytande form, och blir synlig som rök.

Lång förklaring

Varje ämne kan befinna sig i olika tillstånd med distinkta egenskaper. Dessa olika tillstånd kallas aggregationstillstånd. Fast form, flytande form och gasform är de tre aggregationstillstånden man stöter på i sitt vardagliga liv. Sedan finns några fler som finns vid extremt höga eller låga temperaturer, till exempel plasma, Bose-Einstein-kondensat och kvark-gluon-plasma.

Vid fast form är dess partiklar (atomer, joner eller molekyler) tätt packade och sitter fast i varandra. Vid flytande form är de fortfarande nära varandra, men kan röra sig i förhållande till varandra. Vid gasform har de slitit sig helt från varandra. Det som bestämmer vilket aggregationstillstånd ett ämne har är tryck och temperatur. Vid högt tryck och/eller låg temperatur är ett ämne fast, och vid lågt tryck och/eller hög temperatur är ett ämne i gasform.

När finns alltid ett ord för när ett ämne övergår från ett aggregationstillstånd till ett annat:

• Smältning: fast → flytande
• Sublimering: fast → gas
• Förångning: flytande → gas
• Kondensation: gas → flytande
• Deposition: gas → fast
• Stelning: flytande → fast

Under normala tryck övergår koldioxid direkt från gasform till fast form (deponerar) och vice versa (sublimerar). Detta sker vid 78,5 °C. Flytande koldioxid kan bildas vid tryck som är 5,1 atm och högre. Koldioxidis kallas även torris, på grund av att det inte smälter utan sublimerar i stället.

Anledningen till att koldioxid "hoppar över" sin flytande form och sublimerar/deponerar är att molekylen är helt symmetrisk och därmed inte en dipol. Detta gör att den endast hålls ihop av svaga van der Waals-bindningar (och inte även dipolbindningar som vatten). Så fort de får tillräckligt rörelseenergi för att frigöra sig från varandra gör det de helt.

Koldioxid som gas är i låga koncentrationer luktlös. I högre koncentrationer luktar den dock surt. Gasen är alltid färglös. Densiteten av koldioxidgas är 1,67 gånger så hög som luft, vilket betyder att den kan "rinna" ner över bordskanten och lägga sig nere vid golvet.

När koldioxidis hamnar i vatten sker sublimeringen snabbare än i luft. Det är för att vatten leder värme bättre än luft. Det bildas snabbt mängder med koldioxidgas, vilket syns som bubblor i vattnet.

Det bildas även rök. Det är inte koldioxid, utan vatten. Koldoxidgasen som hamnar i luften är jättekall, vilket leder till att vattenånga i luften kondenserar till små vattendroppar, vilket syns som rök. Den här röken är kall, vilket gör att den precis som koldioxidgasen "rinner" över bordskanten ner till golvet.

Koldioxidis kallas även kolsyreis. Detta eftersom det bildas kolsyra i det vattet som koldioxidis hamnar i. En liten andel av koldioxisgasen reagerar nämligen med vattnet och bildar kolsyra.

Såpbubblan som bildas består av vatten, diskmedel och glycerol. En bubbla av bara vatten skulle snart brista eftersom vattnet avdunstar. Dock, genom att blåsa bubblor av en blandning av vatten och diskmedel kan detta avhjälpas. I en sådan bubbla är skiktet av vatten omgivet av ett skikt av diskmedel på båda sidor. Skikten av diskmedel förhindrar avdunstningen av vatten och såpbubblan håller längre. Har man dessutom i glycerin blir bubblan ännu hållbarare. Glycerin lägger sig i vattenskiktet och attraherar vattenmolekylerna, så att de får ännu svårare att avdunsta. Ett recept för stora bubblor kan inte innehålla så mycket glycerin, eftersom bubblan då blir för tung och spricker av sin egen tyngd.

Experimentera

För att göra denna undersökning till ett experiment kan du försöka besvara någon av nedanstående frågor. Glöm inte att förklara resultatet. Du kan även försöka svara på frågorna genom att diskutera i stället för att experimentera.

• Vad händer om du använder en större mängd koldioxidis?
• Vad händer om du använder kallt vatten?
• Vad händer om du använder kokhett vatten?
• Vad händer om du inte använder glycerin i såpbubblelösningen?
• Vad händer om du använder en större skål?
• Vad händer om du använder ett litet glas i stället för en skål?
• Vad händer om du ställer några tända värmeljus runt skålen?

Varianter

För att få en lysande bubbla kan man ställa en vattentålig ficklampa i ett glas i vattnet, så att ficklampan är riktad uppåt. Har man en helt vattentät lampa kan man ställa den direkt i vattnet. Det krävs en stark lampa och ett mörkt rum, för röken är tät.

Är din skål genomskinlig är det snyggt att ha lite karamellfärg i vattnet.

Gilla:		Dela:

Också av oss

The Experiment Archive
Världens Häftigaste