Sunday, April 1, 2012

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.