Koldioxidens densitet
Demonstration
Det här experimentet visar tydligt att koldioxiden har högre densitet än luft. En kolv fylls med koldioxid från en flaska eller generator. Gasen hälls sedan över ett tänt ljus och släcker lågan.
Lektionens uppläggning
Detta är en snabb, enkel lärardemonstration som tar cirka 2 minuter. Även om detta skulle kunna göras som ett klassförsök är det förmodligen inte värt den extra tid som det skulle ta. Om eleverna hjälper till med demonstrationen kan det dock öka effekten.
| Apparat | Kemikalier |
|
Ögonskydd: Skyddsglasögon eller skyddsglasögon vid hantering av torris Temperaturskyddshandskar och hanteringstång (vid användning av torris) Bägare (100 cm3), 2 Konisk kolv (250 cm3), med kork eller propp för att passa in Träskena |
Kandelabrar (korta 1-2 cm långa bitar), 2 (Anmärkning 1) Koldioxidflaska med regulator (Anmärkning 2) Hänvisa till avsnittet Hälsoskydd & Säkerhets- och tekniska anmärkningar nedan för ytterligare information. |
Hälsa & Säkerhets- och tekniska anteckningar
Läs vår standardiserade vägledning för hälsa & säkerhet
Ta på dig ögonskydd och termiska (isolerade) handskar.
1 Nattljus eller värmeljus kan användas i stället för korta bitar av ljus.
2 Koldioxidflaska – se CLEAPSS Hazcard och även Laboratory Handbook avsnitt 9.9 om säker förvaring och användning av gasflaskor.
3 Om man använder fast koldioxid (torris) ska denna hämtas inom 24 timmar före demonstrationen i betydligt större mängd än vad som krävs för experimentet och förvaras i en ventilerad isolerad behållare tills den behövs. All hantering måste ske med hjälp av värmeskyddshandskar och hanteringstänger – se CLEAPSS Hazcard.
Om varken en koldioxidflaska eller ett förråd av torris finns tillgängligt kan koldioxidgas genereras kemiskt – se Standardtekniker: Generering, uppsamling och testning av gaser: Tekniska metoder: Generering, uppsamling och testning av gaser . Ersätt tisteltratten med en krantratt eller en ostoppad separeringstratt. Tillsätt saltsyran (100 cm3, 2 M – IRRITANT) några cm3 i taget till marmorflisorna (10 g) för att generera en jämn ström av koldioxid och låt den tyngre gasen tränga undan luften från uppsamlingskolven. Detta kan kontrolleras genom att ta prover på den gas som kommer ut från kolvens hals med hjälp av en droppipett för att suga upp ett gasprov och sedan bubbla det genom färskt kalkvatten i ett provrör. Omedelbar och tät mjölkighet i kalkvattnet bör indikera att kolven är full av koldioxid, som sedan kan korkas säkert tills den behövs för demonstrationen.
Den koniska 250 cm3-kolven kan fyllas före lektionen, antingen med gas från flaskan eller genom att tillsätta några klumpar torris och låta dessa avdunsta i kolven. Kolven bör vara lätt korkad och tydligt märkt så att klassen kan läsa etiketten, men läraren kan föredra att förbereda kolven när det behövs under lektionen.
Förfarande
a Placera de två bägarna sida vid sida på bänken och sätt ett kort ljus i vardera.
b Tänd ljusen med en skena. De fortsätter att brinna.
c Häll koldioxid från kolven i den ena bägaren och ljuset släcks medan ljuset i den andra bägaren fortsätter att brinna.
d Försök att tända det första ljuset på nytt med en skena. Detta misslyckas och skenan slocknar.
e Häll nu ut koldioxiden ur bägaren och försök igen att tända ljuset igen. Detta bör nu lyckas.
Undervisningsanteckningar
Påtala användningen av koldioxid i vissa typer av brandsläckare och skälen till dess användning.
Koldioxid (relativ molekylmassa 44) är ungefär en och en halv gång tätare än luft (genomsnittlig relativ molekylmassa ca 29), och blandning av gaser med olika densitet genom diffusion kan vara en långsam process om inte blandningen omrörs avsiktligt. Därför kan gaser effektivt hällas från ett kärl till ett annat, och naturligtvis också samlas upp i en kolv eller gasburk genom att luften trängs undan.
Som en ytterligare demonstration kan förekomsten av ett lager tät gas i bägaren som innehåller koldioxid visas genom att blåsa en liten såpbubbla (med hjälp av en kommersiell bubbelblandning) och ”fånga” den i bägaren (en större bägare gör detta lättare!). Med lite tur kommer bubblan att sjunka ner i bägaren utan att spricka och sedan fortsätta att ”flyta” på koldioxidlagret.
Koldioxid kan också hällas i ett provrör som innehåller lite kalkvatten. Vid skakning blir kalkvattnet mjölkaktigt.
En informativ demonstration av anledningen till att koldioxid inte lämpar sig för att släcka bränder med brinnande metaller som magnesium beskrivs på The General Chemistry Demo Lab.
Hälsa &Säkerhet kontrollerad, augusti 2016