Kolsyreisen och rosa vätskan

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 mängden av en sockerbit. 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 glas
• Fenolftalein
• Vatten
• Eventuellt: Något basiskt (såsom maskindiskmedel eller propplösare)
• Säkerhetsutrustning: 1 st handske eller tång

Kort förklaring

Koldioxidis sublimerar i rumstemperatur, alltså övergår från fast form till gasform. En del av koldioxidgasen löser sig i vattnet och gör att vattnets pH-värde sjunker. Fenolftalein är en så kallad pH-indikator, och visar att pH-värdet har sjunkit genom att ändra färg.

Lång förklaring

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.

I denna undersökning används rumstempererat vatten. Varmt vatten gör att isen förångas snabbt och det bildas mycket bubblor och rök som skymmer sikten. Därför ska man heller inte använda en för stor bit is.

Koldioxid gör vatten surt. När koldioxid löses i vatten bildas kolsyra:

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

Det är dock bara en liten del av koldioxiden som reagerar kemiskt med vattnet och bildar kolsyra. Majoriteten (mer än 99 %) av koldioxiden reagerar inte med vattnet utan förblir koldioxid. Dock används ordet kolsyra ofta vardagligt även om koldioxid löst i vatten eller om koldioxidbubblor i vatten.

Kolsyra har två vätejoner som kan lossna. Så här:

H₂CO₃ → HCO₃^- + H⁺ HCO₃^- → CO₃^2- + H⁺

Fenolftalein fungerar bra som indikator för experiment med koldioxidis, eftersom det endast behövs en liten pH-förändring för en stor skillnad i färg (från rosa till genomskinligt). Men då gäller det förstås att pH:t bara ligger strax över 8,2 innan man lägger i isen. Det är nämligen vid 8,2 som fenolftalein tappar sin rosa färg och blir genomskinlig. Det beror på att fenolftaleinmolekylen då tar upp två vätejoner ur vattnet och blir till en ny variant av sig själv - en variant som inte reflekterar ljus längre utan i stället blir genomskinlig.

pH-värdet är ett mått på hur många vätejoner (H⁺) det finns i en lösning. Ju fler vätejoner, ju surare säger man att en lösning är. Allt under 7 på pH-skalan är surt och allt över 7 är basiskt. pH-värdet har stor betydelse på många sätt. Vätejoner är nämligen små, laddade, partiklar som har förmågan att förändra alla möjliga molekyler, antingen genom att fastna i dem eller genom att ha sönder dem.

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 bit koldioxidis?
• Vad händer om du använder varmt vatten?
• Vad händer om använder iskallt vatten, med vattenisbitar i?
• Vad händer om du har i maskindiskmedel, precis efter att vätskan blivit genomskinlig?

Varianter

Man kan ju förstås använda varmt vatten för mer bubblor och rök, även om det kan bli svårt att se glaset då.

Eftersom du andas ut koldioxid kan du även blåsa med ett sugrör i vätskan för få den genomskinlig!

Gilla:		Dela:

Också av oss

The Experiment Archive
Världens Häftigaste