Lisätietoa tehtävien kemiasta

Saippuatulivuori

Ilma on kaasujen seos. Kaasua voidaan saada aikaan kemiallisella reaktiolla aineista, jotka eivät itse ole kaasumaisessa olomuodossa. Tässä työssä etikan sisältämä etikkahappo ja ruokasooda (natriumbikarbonaatti) saivat aikaan kemiallisen reaktion, jossa ruokasoodasta vapautui hiilidioksidi-nimistä kaasua.

Tarkemmin selitettynä kaavojen avulla:

Ilmiössä tapahtuu hapon ja emäksen välinen neutraloitumisreaktio. Kiinteä natriumbikarbonaatti on emäs joka reagoi etikan sisältämän nestemäisen etikkahapon kanssa tuottaen natriumasetaattia ja hiilihappoa. Kaavoin ilmaistuna:

CH₃COOH (etikkahappo) + NaHCO₃ (natriumbikarbonaatti) -> NaCH₃COO- (natriumasetaatti) + H₂CO₃ (hiilihappo)

Hiilihappo on melko pysymätön yhdiste ja hajoaa veden katalysoimalla dekarboksylaatiolla hiilidioksidiksi ja vedeksi. Lämpö nopeuttaa hajoamista ja parantaa ruokasoodan liukoisuutta veteen. Käyttämällä väkevämpää etikkahappoa reaktio on nopeampi. Vapautuva hiilidioksidi havaitaan kuplina, mutta osa hiilidioksista pysyy veteen liueneena.

H₂CO₃ -> H₂O (neste) + CO₂ (kaasu)

Tanssivat rusinat

Etikkahappo ja ruokasooda reagoivat keskenään muodostaen hiilidioksidi-kaasua. Osa tästä kaasusta liukenee veteen. Kun rusinat painuvat lasin pohjalle painovoiman vaikutuksesta, rusinoiden pinnalle muodostuu hiilidioksidikuplia. Kuplat toimivat kellukkeina, ja rusinat nousevat pinnalle. Pinnalla vastaavasti hiilidioksidikuplat hajoavat ja rusina vajoaa taas lasin pohjalle, jolloin kierros alkaa alusta. Pidemmän ajan kuluttua hiilidioksidi pakkautuu rusinoiden sisään ilmapalloiksi. Kun niitä on syntynyt riittävästi, rusinat pomppaavat pintaan pysyvästi.

Vappusiman rusinoiden nouseminen pintaan johtuu myös hiilidioksidista. Siman hiiva saa aikaan rusinan sisällä olevien sokereiden muuttumisen alkoholiksi (etanoli, CH₃CH₂OH) ja hiilidioksidiksi.

Etätehtävät

Tehtävä 1: Saippuatulivuori

Ruokasoodaa käytetään hyväksi leivonnassa mm. kakkujen kohottamiseen. Miksi kakku kohoaa? Havainnollistetaan kakun kohoamista tekemällä pieni kemiallinen koe. Työ kannattaa tehdä tiskialtaassa tai laakeassa astiassa.

Tarvikkeet:

- 1.5 dl etikkaa (väkiviinaetikkaa)

- 1 rkl ruokasoodaa

- tiskiainetta

- kaksi lasia, joista toinen korkea (3 - 5 dl)

- lusikka

- n. 0.5 dl (lämmintä) vettä

Työohje:

1. Kaada etikka korkeaan lasiin

2. Lorauta tiskiainetta joukkoon (muutama pisara riittää) ja sekoita

3. Lisää toiseen lasiin lämmin vesi ja ruokasooda, sekoita jotta sooda liukenee

4. Kaada soodaliuos nopeasti etikkalasiin

Huomattavaa:

Etikka sisältää tyypillisesti noin 5-10% etikkahappoa, joten se on hyvin laimea happo, mutta käsittele sitä kuitenkin varoen ettei sitä joudu silmiin.

Havannoi ja mieti vastauksia seuraaviin:

Mitä tapahtuu ja miksi? Miksi kannattaa käyttää lämmintä vettä kylmän sijaan? Mikä vaikutus olisi jos käyttäisimme väkevämpää esim. 30% etikkahappoa?

Oheisessa esimerkkivideossa kaadan saippuaetikkaliuoksen suoraan ruokasoodan päälle:

Vaihtoehtoisia tapoja havainnoida reaktiota:

tulivuori

raketti

raketti 2

Tehtävä 2: Tanssivat rusinat

Testaa saatko rusinat tanssimaan ja mieti miksi näin käy.

Tarvikkeet:

- vesilasi

- vettä

- 3 rkl ruokasoodaa

- 3 rkl etikkaa

- rusinoita (tai makaroneja, linssejä...)

Työohje:

1. Laita lasi puolilleen haaleaa vettä ja liuota ruokasooda sekoittamalla

2. Lisää varovasti etikka ja sekoita hieman.

3. Lisää lasin pohjalle rusinat ja havannoi mitä tapahtuu.

Etenkin jos sinulla ei ole rusinoita tai myös rusinoiden lisäksi voit kokeilla mitä tapahtuu jos lisäät lasiin sarvimakaroneja (joita perinteisesti käytetään makaronilaatikkoon) tai linssejä tms.

1 min kuluttua:

3 min kuluttua:

Puolen tunnin jälkeen:

Voit havaita saman ilmiön esim. vappusiman rusinoilla. Sima ei kuitenkaan sisällä etikkaa tai ruokasooda. Mieti mihin ilmiö tällöin perustuu.