Sådan tester du, om en gas er kuldioxid

Indhold

Trin
Fornødenheder

Kuldioxid (CO₂) er farveløs og lugtfri, så du kan ikke opdage den ved direkte observation. Du skal indsamle en luftprøve (eller en CO₂ prøve) og udfør derefter en af mange simple tests for at bestemme tilstedeværelsen af gassen. Du kan lede gassen gennem kalkholdigt vand, eller du kan holde en glødende træflis i gassen for at se, om tilstedeværelsen af CO₂ er slukket.

Trin

Metode 1 af 3: Forbered en prøve

1. Saml en CO₂ prøve. For at starte din test skal du bruge et forseglet reagensglas fyldt med opsamlet gas. Du kan fange kuldioxid i en gasflaske, et opvarmeligt reagensglas eller en anden lufttæt beholder. Opsamling foregår normalt over vand i et målebæger. CO₂ gas er tættere end luft, så du kan fange den ved hjælp af `down delivery` eller en sprøjte.

2. Bland calciumcarbonat med saltsyre (HCl). Den nemmeste måde at opfange kuldioxid på er ved at reagere calciumcarbonat (eller kalkflis) med saltsyre. Hæld først 20 ml HCl i en Erlenmeyer-kolbe. Tilføj en skefuld calciumcarbonat (eller kalkstensspåner) til HCL. Når reaktionen starter, dækker du Erlenmeyer-kolben med en prop og et rør: du opsamler gassen gennem røret og ind i et omvendt reagensglas (som er nedsænket i en skål med vand). Hvis vandstanden i reagensglasset ændres, opsamles gassen.

Du kan blive ved med at samle gassen, så længe reaktionen finder sted.

Til klasseværelsesdemonstrationer behøver du kun en lille mængde saltsyre, som fortyndes til 1 M -- en koncentration på 2 M fungerer bedst, men skal bruges med ekstra forsigtighed, da det er en stærk syre. Ligningen er: CaCO₃(s) + 2HCl(aq) ==> CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g).

Vær meget forsigtig, når du arbejder med saltsyre – brug handsker, laboratoriefrakke og beskyttelsesbriller, og lad ikke syren komme i kontakt med din hud! Det er bedst kun at udføre denne reaktion inden for et laboratoriemiljø.

3. Luk reagensglasset med en prop (`pungen`). For en sikkerheds skyld skal du lægge reagensglasset i et stativ, indtil du skal udføre testen. `Bung` er i det væsentlige en lille prop eller hætte, der giver dig mulighed for at lede indholdet af reagensglasset andre steder hen via et tilsluttet rør. Det er vigtigt at reducere CO₂ lukke for gas i beholderen. Hvis du lader den stå åben, vil gassen blandes med luften, og din test vil være meget mindre effektiv.

Metode 2 af 3: Kør gassen gennem kalkvand

1. Før gassen gennem kalkvandet. Den mest effektive måde at teste for CO₂ er ved at lede gassen gennem `kalkvand` (en fortyndet opløsning af calciumhydroxid (læsket kalk)). Når du bobler kuldioxid gennem opløsningen, danner det et fast bundfald af calciumcarbonat og kalksten. Calciumcarbonat er uopløseligt i vand. Så hvis der er CO₂ til stede i prøven, vil kalkvandet blive mælkeagtigt uklart.

Kalkvand kaldes også `white wash` eller `milk of lime`. Når du ser disse udtryk, ved du, at du har med kalkvand at gøre.

2. Lav en kalkopløsning. Processen er enkel: fortynd calciumhydroxid med vand. Calciumhydroxid (Ca(OH))₂) er et farveløst hvidt pulver, som du kan købe på de fleste apoteker. Rent kalkvand, når det er blandet, er klart og farveløst, med en let jordagtig lugt og den bitre, basiske smag af calciumhydroxid, da dets pH-værdi er 12,3. Følg disse trin for at lave dit eget kalkvand:

Anbring 1 tsk calciumhydroxid i en ren 4 liters eller mindre glasflaske. Kalkvand er en mættet opløsning, hvilket betyder, at der vil være et ekstra kemikalie, der ikke opløses. En teskefuld vil resultere i en fuldt mættet opløsning, uanset om du tager en 4 liters flaske eller en mindre.

Fyld flasken med destilleret vand. Det er bedst at bruge destilleret vand til dette eksperiment, da det vil give dig en renere opløsning.

Luk flasken med en låg. Ryst opløsningen kraftigt i 1-2 minutter og lad den derefter stå i 24 timer.

Hæld den rensede opløsning fra toppen af glasset gennem et rent kaffefilter eller filterpapir. Pas på ikke at omrøre bundfaldet. Gentag eventuelt denne filtrering, indtil du får en klar kalkopløsning. Opbevar dette i en ren krukke eller flaske.

3. Før gassen gennem kalkvandet. Fyld et reagensglas halvt med kalkvand – kog det derefter op. Brug et rør til at måle indholdet af CO₂ reagensglas direkte i det kogende kalkvand. Du kan bruge et fleksibelt rør eller et (metal) sugerør som rør, hvis der ikke er noget bedre rundt omkring. Lad den opsamlede gas `boble` gennem væsken og vent på, at reaktionen finder sted.

Hvis du ikke vil koge det, kan du også bruge en gassprøjte til at fjerne CO₂ direkte i det halvt fyldte kalkvandsreagensglas. Sæt låg på reagensglasset og ryst derefter kraftigt i 1-2 minutter. Hvis der er kuldioxid i prøven, bør opløsningen blive uklar.

4. Pas på grumset vand. Hvis CO₂ tilstede, vil kalkvandet blive mælkehvidt af calciumcarbonatpartiklerne, da calciumcarbonatopløsningen er uopløselig og vil fælde ud af opløsningen. Hvis kalkvandet koger, og gassen føres direkte ind i kalkvandet, bør reaktionen starte med det samme. Hvis der ikke sker noget efter cirka et minut, kan du roligt antage, at der ikke er kuldioxid i din prøve.

5. Lær den kemiske reaktion. Forstå, hvad der præcist sker for at opdage tilstedeværelsen af CO₂ at indikere. Ligningen for testen er: Ca(OH)₂ (aq) + CO₂ (g) ==> CaCO₃ (s) + H₂O (l). I almindeligt sprog: flydende kalkvand + gas (det CO₂ indeholder) reagerer med kalk (partiklerne) og vand.

Hvis du har CO₂ gennem kalkvandet i længere tid, vil vandet til sidst blive klart. Dette skyldes en kemisk reaktion! Her er dette svar:

CO₂ + huh₂O ==> huh₂CO₃ (kuldioxid + vand = kuldioxid)

huh₂CO₃ + CaCO₃ ==> Ca(HCO₃)₂(kulsyre + calciumcarbonat = calciumhydrogencarbonat)

Calciumhydrogencarbonat er opløseligt i vand, hvilket gør din opløsning klar!

Metode 3 af 3: Test med en glødende træflis

1. Tjek om gassen slukker ilden. Kuldioxid i høje koncentrationer, slukker brande. Alt du skal gøre er at holde en lille tændt flamme i et reagensglas, som du har mistanke om indeholder CO₂ indeholder. Hvis gassen er til stede, skal flammen slukkes med det samme. Antændelse (skaber en flamme) er reaktionen af ilt med et andet stof; det er en hurtig oxidation af den organiske forbindelse og et fald i oxygenet. Ilden går ud, fordi ilten erstattes af CO₂, som ikke er en brændbar gas.

Bemærk venligst, at enhver iltfri gas også vil slukke en flamme på denne måde. Så dette er en upålidelig test for kuldioxid og kan føre til fejlidentifikation af gassen.

2. Saml gassen i et omvendt reagensglas. Sørg for, at prøven er korrekt opbevaret og forseglet, før du forsøger at teste for CO₂. Vær rimelig sikker på, at reagensglasset ikke indeholder brandfarlige eller eksplosive gasser - i så fald kan brand som en test være farlig eller i det mindste meget skræmmende.

3. Placer en lille flamme i reagensglasset. Brug en murske eller en lang, tynd stribe træ. En tændstik eller lighter vil også være tilstrækkeligt, men jo længere dine hænder er fra åbningen af reagensglasset, jo sikrere vil dit eksperiment være. Hvis flammen går ud med det samme, er der sandsynligvis en høj koncentration af CO₂ til stede i reagensglasset.

4. Alternativt kan du også bruge en gassprøjte til at slukke et stearinlys. Fyld en sprøjte med kuldioxid. Brug derefter en dråbe smeltet voks til at påføre et kort stearinlys på overfladen af en mønt. Læg derefter lyset og mønten i en bred kop og tænd lyset. Sæt røret på sprøjten, og injicer CO₂ til bunden af koppen. Hvis du skubber hele indholdet af sprøjten ud inden for et sekund eller to, bør flammen gå ud.