Ροζ καταλύτης

 Ο "ροζ καταλύτης" είναι ένα πείραμα που έδειξε η συνάδελφος Λιάνα Χαραλαμπάτου (ΕΚΦΕ Νίκαιας) στις παρουσιάσεις της ΠΑΝΕΚΦΕ. Το πείραμα συνίσταται στην οξείδωση των ιόντων του τρυγικού οξέος από υπεροξείδιο του υδρογόνου παρουσία καταλύτη χλωριούχου κοβαλτίου.

Το βίντεο που ακολουθεί είναι η προσπάθειά μου αναπαραγωγής του πειράματος με βάση και τις οδηγίες που υπάρχουν στο ΕΚΦΕ Λευκάδας από το συνάδελφο Σπύρο Χόρτη.

Πηγές:

Ιστοσελίδα ΠΑΝΕΚΦΕ (παρουσίαση Λιάνας Χαραλαμπάτου)

ΕΚΦΕ Λευκάδας

 

Phyphox Πεχάμετρο

 

Μια άλλη εκδοχή του πεχαμέτρου: Ένας ESP32 λαμβάνει δεδομένα από τον αισθητήρα pH και τα στέλνει μέσω Bluetooth στο Phyphox για απεικόνιση και ανάλυση.

Το σχετικό κείμενο με τις αναλυτικές οδηγίες και τον κώδικα θα το βρείτε ΕΔΩ.

Μέτρηση pH με Arduino

 

Η διαδικασία για τη μέτρηση του pH με τον Arduino και τον κατάλληλο αισθητήρα. 

Περιγραφή της διαδικασίας στο κείμενό μου ΕΔΩ.

Διάλυση υπερμαγγανικού καλίου στο νερό

 

Πέρα από το θεαματικό της διάλυσης του υπερμαγγανικού καλίου στο νερό (μια ιδέα που την πήρα από το ΕΚΦΕ Ρεθύμνου), μπορείτε εδώ να παρατηρήσετε και την επίδραση της θερμοκρασίας στη διάχυση των μορίων του στο νερό για το συσχετισμό της θερμοκρασίας με την κινητικότητα των μορίων (μια ιδέα που χρησιμοποιήσαμε και στο βιβλίο μας για την Α' Γυμνασίου).

Ταχύτητα της αντίδρασης Zn + HCl

Σε μικρή κωνική φιάλη ρίξαμε μικρή ποσότητα ψευδαργύρου και υδροχλωρικού οξέος (αυτό του εμπορίου 11% w/w έγραφε στο πλαστικό μπουκάλι του). Το παραγόμενο αέριο υδρογόνο συλλέχθηκε σε γυάλινη σύριγγα (όγκου 30 mL).

Το πείραμα βιντεοσκοπήθηκε και αναλύθηκε με το Tracker. Η βαθμονόμηση του βίντεο έγινε κατά τέτοιο τρόπο ώστε η μεταβλητή "x" του Tracker να επιστρέφει τον όγκο του παραγόμενου υδρογόνου.

Στο συγκεκριμένο παράδειγμα η ιχνηλασία έγινε χειροκίνητα και όχι με κάποιο σταθερό ρυθμό, λόγω της βηματικής κίνησης του εμβόλου της σύριγγας.

Το φαινόμενο Tyndall και η ταχύτητα αντίδρασης

Η αντίδραση μεταξύ Θειοθειικού νατρίου και υδροχλωρίου είναι μια πολύ γνωστή αυτοξειδοαναγωγική αντίδραση κατά την οποία παράγεται θείο και διοξείδιο του θείου: 

 Άτομα θείου στο διάλυμα σχηματίζουν συσσωματώματα (κυρίως με την οκτατομική του μορφή) με αποτέλεσμα το σχηματισμό κολλοειδούς και σταδιακό θόλωμα του διαλύματος (φαινόμενο Tyndall). Η αντίδραση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παράδειγμα για την επίδειξη του χρώματος του ουρανού, όπως φαίνεται και στο επόμενο βίντεο, όπου μέσα στο πλαστικό ποτήρι έχουμε ρίξει αρχικά λίγες σταγόνες διαλύματος HCl 2Μ και μετά προσθέτουμε περίπου 10 mL διαλύματος θειοθειικού νατρίου 0,2Μ, ενώ κάτω ακριβώς από το ποτήρι έχει τοποθετηθεί ένας φακός με LED λευκού χρώματος. 

 Θα χρησιμοποιήσουμε την ίδια αντίδραση για να ελέγξουμε αν και πως εξαρτάται η ταχύτητα της αντίδρασης από τη συγκέντρωση του διαλύματος HCl. Κατ' αρχάς χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο σταγονόμετρο μετρήσαμε πως απαιτούνται 20 σταγόνες για να συμπληρωθεί όγκος ίσος με 1mL. Μετά καταταγράψαμε σε βίντεο πέντε διαφορετικά πειράματα που κάναμε ως εξής: 

1ο πείραμα: 20 σταγόνες HCl 2M + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

2ο πείραμα: 15 σταγόνες HCl 2M + 5 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

3ο πείραμα: 10 σταγόνες HCl 2M + 10 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

4ο πείραμα: 5 σταγόνες HCl 2M + 15 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

5ο πείραμα: 2 σταγόνες HCl 2M + 18 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

Με τον τρόπο αυτό το διάλυμα του HCl μαζί με το προστιθέμενο νερό έχει πάντα όγκο 1 mL, ενώ το τελικό διάλυμα έχει πάντα όγκο 10 mL. Συνεπώς σε κάθε πείραμα έχουμε σταθερή τη συγκέντρωση του θειοθειικού νατρίου και μεταβλητή τη συγκέντρωση του διαλύματος HCl. Η μεταβολή στο θόλωμα του διαλύματος καθορίζεται από τη συγκέντρωση του παραγόμενου θείου και συνεπώς μπορούμε να εκτιμήσουμε την ταχύτητα της αντίδρασης από το χρόνο (καλύτερα το αντίστροφο του χρόνου) που χρειάζεται το διάλυμα για να αποκτήσει συγκεκριμένο βαθμό θολώματος (ή φωτεινότητας καλύτερα). Το πλαστικό ποτήρι στο οποίο πραγματοποιείται η αντίδραση τοποθετείται πάνω σε ένα κομμάτι χαρτιού στο οποίο έχουμε σχεδιάσει με μπλε μαρκαδόρο ένα "X". Καθώς η αντίδραση εξελίσσεται, το διάλυμα θολώνει και σταδιακά το "Χ" εξαφανίζεται: 

 Το βίντεο κάθε πειράματος αναλύεται με τη βοήθεια του Tracker. Δημιουργούμε μια τροχιά τύπου "Περιοχή RGB" που είναι μια μικρή κυκλική περιοχή στα διάφορα καρέ του βίντεο, της οποίας το Tracker υπολογίζει τη φωτεινότητα. Τοποθετούμε την "Περιοχή RGB" στο κέντρο του μπλε "Χ" και αναπαράγοντας το βίντεο το Tracker σχεδιάζει την καμπύλη μεταβολής της φωτεινότητας σε συνάρτηση με το χρόνο. 

 Μεταφέροντας τα δεδομένα της ανάλυσης των πέντε πειραμάτων στο Excel παίρνουμε την επόμενη γραφική παράσταση μέσω της οποίας μπορούμε να επιβεβαιώσουμε την εξάρτηση της ταχύτητας της αντίδρασης από τη συγκέντρωση του διαλύματος HCl.

Τα αρχεία βίντεο της άσκησης θα τα βρείτε εδώ.

Τρία πειράματα στην ταχύτητα αντίδρασης

Τα αναβράζοντα δισκία εκτός από την αντίστοιχη δραστική ουσία περιέχουν ποσότητα όξινου ανθρακικού Νατρίου ή Καλίου και στερεού κρυσταλλικού οξέος (π.χ. κιτρικό οξύ). Κατά τη διάλυση του δισκίου στο νερό το όξινο ανθρακικό άλας αντιδρά με το οξύ παράγοντας αέριο διοξείδιο του άνθρακα, στο οποίο οφείλονται οι φυσαλίδες που παρατηρούμε κατά τη διάλυση του δισκίου.

Τοποθετούμε ένα πλαστικό ποτήρι που περιέχε1 100mL νερού πάνω σε μια ζυγαριά ακρίβειας 0,01g. Στο νερό ρίχνουμε ένα δισκίο βιταμίνης C ως εξής:

1ο πείραμα: Ολόκληρο το δισκίο σε νερό θερμοκρασίας περιβάλλοντος.

2ο πείραμα: Κονιορτοποιημένο το δισκίο σε νερό θερμοκρασίας περιβάλλοντος.

3ο πείραμα: Ολόκληρο το δισκίο σε νερό θερμοκρασίας 70 βαθμών Κελσίου.

Τα πειράματα έχουν καταγραφεί σε αντίστοιχα βίντεο, στα οποία έχει κατάλληλα μονταριστεί και ένα ηλεκτρονικό χρονόμετρο, ώστε να είναι δυνατή η μελέτη της μεταβολής μάζας του διαλύματος σε συνάρτηση με το χρόνο. Προφανώς η μείωση της μάζας που παρατηρείται οφείλεται στο αέριο διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται κατά τη διάλυση του αναβράζοντος δισκίου.

Στην επισυναπτόμενη γραφική παράσταση φαίνεται η μεταβολή στην ποσότητα του παραγόμενου αερίου σε συνάρτηση με το χρόνο, επιτρέποντάς μας την εκτίμηση της ταχύτητας της αντίδρασης και του τρόπου που επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και την επιφάνεια του δισκίου.

Τα τρία βίντεο θα τα βρείτε εδώ, εδώ και εδώ. 

Ανίχνευση Διοξειδίου του Άνθρακα στην καύση

 Εύκολη και πετυχαίνει πάντα..

"Κόβω φλέβες" - χημικά

 Μια ενδιαφέρουσα επίδειξη ενός πειράματος Χημείας (η εξήγηση στο βίντεο):

Μετρώντας το pH με Arduino

Στα πλαίσια του προγράμματος Arduino in Schools που για 2η συνεχή χρονιά υλοποιούμε σε συνεργασία με το 3ο Γυμνάσιο Ηγουμενίτσας μετρήσαμε το pH διαφόρων διαλυμάτων με τη βοήθεια του Arduino και κατάλληλων αισθητήρων.

Γιατί ο Arduino δεν είναι μόνο για να φτιάχνουμε έξυπνα και μη αυτοκινητάκια...

Ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα (ΙΙ)

Ένα βίντεο για μια παλιότερη ανάρτησή μου: Το διοξείδιο του άνθρακα είναι βαρύτερο από τον ατμοσφαιρικό αέρα και δε συντηρεί την καύση.

Στο πλαστικό δοχείο υπάρχει μαγειρική σόδα και στη σύριγγα ξύδι. Το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα οδηγείται στο ποτήρι ζέσης στο οποίο έχουμε τοποθετήσει το σύστημα των δύο κεριών.

Πειράματα στην ταχύτητα αντίδρασης

Ένα βιντεάκι από τα χθεσινά πειράματα στην ταχύτητα της αντίδρασης, που παρουσιάστηκαν στα πλαίσια των τακτικών συναντήσεων με τους εκπαιδευτικούς ΠΕ04 στο ΕΚΦΕ Θεσπρωτίας.

Εδώ πρόκειται για την αντίδραση ανάμεσα στο υδροχλώριο και το θειοθειϊκό νάτριο. Σε κάθε πλαστικό ποτηράκι έχουμε ρίξει από 10 σταγόνες υδροχλωρικού οξέος (14-16% w/w), και μετά ρίχνουμε 50mL από τρία διαφορετικής συγκέντρωσης διαλύματα θειοθειϊκού νατρίου. Κατά την αντίδραση παράγεται θείο, εξαιτίας του οποίου το αρχικά διαυγές διάλυμα θολώνει. Η ταχύτητα της αντίδρασης εκτιμάται με το χρόνο που χρειάζεται, ώστε λόγω του θολώματος του διαλύματος να μη μπορούμε να δούμε το "Χ" κάτω από κάθε πλαστικό ποτήρι.

Τα φύλλα εργασίας από τα σχετικά πειράματα, μπορείτε να τα πάρετε από τα παρακάτω link:
https://drive.google.com/open?id=1Yb2JuNTj2esz1R5BMqtqwogu8y7GW9Ei
https://drive.google.com/open?id=1EnpfcFd8YhKgN_8bKUi8fQSKWazNr7Uh

Με τις προτεινόμενες ποσότητες το παραγόμενο διοξείδιο του θείου δεν αποτελεί πρόβλημα. Φυσικά είναι ακόμη καλύτερη η εκτέλεση του πειράματος στον απαγωγό αερίων. Εννοείται πως πρέπει να ληφθούν οι απαραίτητες προφυλάξεις (π.χ. πλαστικά γάντια) για το χειρισμό των χημικών ουσιών.

Ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα

Παρουσιάζω εδώ μια διάταξη με την οποία μπορεί να επιδειχθεί ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι βαρύτερο από το αέρα (εννοώντας προφανώς ότι έχει μεγαλύτερη πυκνότητα) και δε συντηρεί την καύση.

Τα δυο κεράκια τα έχω κολλήσει σε μια ξύλινη ράβδο και το σύστημα τοποθετείται μέσα σε γυάλινο βάζο, στο οποίο οδηγείται και το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται κατά την επίδραση ξυδιού σε μαγειρική σόδα.
Σβήνει πρώτα το κάτω κερί και μετά το πάνω...

Ανίχνευση διοξειδίου του άνθρακα στην καύση

Ανίχνευση του CO₂ σε εικόνες

Η σύριγγα είναι για να ρίξουμε ασβεστόνερο μέσα στο δοκιμαστικό σωλήνα στον οποίο έχουμε συλλέξει (για 5-6 sec) τα αέρια της καύσης από το κερί. 

Ανίχνευση βιταμίνης C σε χυμό πορτοκαλιού

Η βιταμίνη C στο χυμό πορτοκαλιού ανιχνεύεται μέσω του αποχρωματισμού υδατικού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου περιεκτικότητας περίπου 0,16% w/v.

Ανίχνευση σακχάρων σε χυμό πορτοκαλιού

Η ανίχνευση σακχάρων στο χυμό πορτοκαλιού πραγματοποιείται με την προσθήκη χυμού σε βενεδικτίνη (διάλυμα Benedict) ή σε φελίγγειο υγρό. Η δημιουργία κεραμέρυθρου ιζήματος σημαίνει την ύπαρξη σακχάρων. Στο κανάλι μας στο Youtube έχουμε αναρτήσει ένα σχετικό βίντεο.

Στο συγκεκριμένο πείραμα δε χρησιμοποιήσαμε χυμό από φρεσκοστυμμένα πορτοκάλια, αλλά χυμό του εμπορίου σε συσκευασία Tetra Pak. Επίσης το διάλυμα Benedict που χρησιμοποιήσαμε ήταν από αντίστοιχο εμπορικό προϊόν. Η πολύ μεγάλη χρονική διάρκεια για πλήρη αλλαγή χρώματος στην περίπτωση του διαλύματος Benedict μας προβλημάτισε καθώς υπάρχουν αναφορές από άλλα ΕΚΦΕ για χρόνους της τάξης των 3 -5 λεπτών. Επανάληψη των πειραμάτων μας σε πολλές άλλες και διαφορετικές μεταξύ τους περιπτώσεις (π.χ. άλλος χυμός εμπορίου, φρεσκοστυμμένος χυμός, χυμός μανταρινιού και σε διαφορετικές θερμοκρασίες) επιβεβαίωσαν τα αρχικά μας αποτελέσματα. Μια πιθανή εξήγηση είναι πως το εμπορικό διάλυμα Benedict που χρησιμοποιήσαμε είχε υποστεί πολύ μεγάλη αραίωση πριν τη συσκευασία του.

Ο δείκτης «κόκκινο λάχανο»

Ο δείκτης «κόκκινο λάχανο» χρησιμοποιείται ευρέως στα εργαστήρια Φ.Ε. των Γυμνασίων και Λυκείων λόγω κάποιων σημαντικών πλεονεκτημάτων που διαθέτει:

• Παραλαμβάνεται από φθηνή και προσιτή πρώτη ύλη και με εξαιρετικά απλή διαδικασία.
• Δίνει μεγάλη γκάμα χρωμάτων σε όλο το εύρος της κλίμακας pH.

Δύο τρόποι παρασκευής του δείκτη:

1. Σε μία λεκάνη βάζουμε κομμένο το κόκκινο λάχανο και προσθέτουμε «καθαρό» οινόπνευμα. Ζυμώνουμε το μίγμα ώστε το κόκκινο λάχανο να βγάλει ζουμί. Συλλέγουμε σε γυάλινο δοχείο το κόκκινο ζουμί από το λάχανο.
2.  Βράζουμε για 5 – 10 λεπτά μικρή ποσότητα κόκκινου λάχανου με αντίστοιχη ποσότητα νερού. Συλλέγουμε σε γυάλινο δοχείο το ζουμί, αφού το αφήσουμε πρώτα να κρυώσει. Μπορείτε να δείτε ένα βίντεο με τη διαδικασία παρασκευής του δείκτη από το συνάδελφο Σεραφείμ Μπίτσιο, υπεύθυνο το ΕΚΦΕ Καρδίτσας. Παραλλαγή της μεθόδου στο βίντεο.

Μπορούμε να φυλάξουμε το δείκτη για περίπου μια εβδομάδα στο ψυγείο.

Χρωματική κλίμακα (πρόσφατα παρασκευασμένου δείκτη)

pH	1	3	5	7	9	11	13
Χρώμα	Κόκκινο	Ροζ	Ροζ-Μωβ	Μπλε	Κυανό	Πράσινο	Κίτρινο