OPPIMISTAVOITTEET: Kuivajään fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Laita litteä palanen kuivajäätä tiskipöydälle ja katso, kuinka helposti se ”kelluu” tiskipöydän päällä, kun annat sille pienen tönäisyn. Katso myös, miten hienoksi jauhettu kuivajää liikkuu tiskipöydällä.

muodostuuko lätäkkö nestettä? Ei, miksi ei?
Kiinteä → Kaasu ( Sublimoituminen)

Vertaa tätä H2O:sta tehtyyn jääkuutioon (s)
Kiinteä → Neste (Sulaminen)
Pane kolikko kuivajään reunalle. Mitä havaitset tai kuulet?
Mitä on kuivajää? Se on kiinteää, jäätynyttä CO2:ta
Hengitämme sisään O2:ta hengitämme ulos CO2:ta. Loppuuko O2 maapallolta?
Ei. Puut ja kasvit ottavat sisäänsä CO2:ta ja tuottavat O2:ta.

Miksi sattuu koskea kuivajäähän? Pyydä oppilaita koskettamaan sitä, mutta vain hyvin lyhyesti.

Huoneenlämmössä ja -paineessa CO2 (s) → CO2 (g). Kiinteässä CO2:ssa molekyylien välillä on vetovoima. Tarvitaan lämpöä, jotta molekyylit saadaan vedettyä irti toisistaan. Kiinteä aine ottaa lämpöä sitä ympäröivistä ilmamolekyyleistä. Kun kosketat kuivajäätä muutamaa sekuntia kauemmin, se sattuu. Se ottaa lämpöä kädestäsi, kun kosketat sitä.

2. Jäähän ei voi koskea. Voimmeko puhaltaa ilmapallon täyteen kiinteää hiilidioksidia?

Oppilaat näkevät, miten kuivajää muuttuu kiinteästä kaasuksi laittamalla palan kuivajäätä ilmapalloon. Venytä ilmapallo leveäksi molemmilla käsillä – työnnä sormesi syvälle ilmapalloon venyttääksesi sen auki niin leveäksi kuin pystyt. Pyydä oppilasta laittamaan pienen palan tai pari pientä palaa kuivajäätä ilmapalloon pihtien avulla. Sido ilmapallo kiinni ja katso, miten se täyttyy, kun kuivajää sublimoituu (kiinteä → kaasu). Yksi oppilaista voi pitää ilmapallon nestemäisen typen asemaa varten.

Mitä on valkoinen huurre ilmapallon ulkopuolella? Jotkut oppilaat ajattelevat, että kuivajää menee ilmapallon läpi. Keskustelkaa ilmassa olevasta vesihöyrystä ja siitä, miten se tiivistyy ilmapalloon, koska se on kylmä. Tunnustele, kuinka kylmää on.

3. Sumun tekeminen

Täytä muoviämpäri puoliksi täyteen kuumaa vettä lavuaarista. Kaada kuumaan veteen kerralla yhdestä kahteen kuppia pieniä kuivajääpaloja. Mitä havaitset?Mitä sumu on? Miksi se valuu astian reunan yli ja alas maahan?

SUMU: Sumu ei ole pelkkää hiilidioksidia (g). Kun hengität CO2:n ulos, se on kirkasta. Kuuman veden yläpuolella oleva vesihöyry tiivistyy. Kun CO2 sublimoituu, CO2 (s) → CO2 (g), se absorboi lämpöä, jolloin siitä tulee hyvin kylmää, joten vesi tiivistyy (kuten sumu tai pilvet).

Miksi sumu putoaa maahan? Se on painavampaa kuin ilma. Puhutaan sammuttimista, jotka sisältävät CO2 (l), joka muodostaa CO2 (g), ja tippuu alas tulipalon päälle, pitää O2 (g) poissa tulipalosta, joten se sammuttaa tulipalon. Sytytä syntymäpäiväkynttilä ja pyydä oppilaita laittamaan se sumuun. He huomaavat, että CO2 (g) sammuttaa liekin välittömästi.

Täytä 250 ml:n dekantterilasi noin puoliväliin vedellä. Laita pieni palanen kuivajäätä veteen. Oppilaat näkevät kuplintaa, kun CO2 (s) → CO2 (g).

4. Kokeile hiilidioksidia. Mitä eroa on jään ja ”kuivajään” välillä?

Pyydä oppilaita laittamaan ~70 ml vettä kolmeen 100 ml:n dekantterilasiin. Asettakaa dekantterilasit sekoituslevylle. Oppilaat laittavat bromitymolinsinistä indikaattoria jokaiseen dekantterilasiin – sekoita liuosta sekoitussauvalla. Lisää yhteen dekantterilasiin jäätä, toiseen dekantterilasiin kuivajäätä. Mitä näet?
Hiilidioksidi liukenee veteen ja tuottaa hiilihappoa, H2CO3:
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3- tehden liuoksesta happaman.
Opiskelijat näkevät värimuutoksen kuivajään/veden reaktiossa eivätkä tavallisen veteen liukenevan jään tapauksessa. Anna muiden oppilaiden kokeilla tätä. Selitä, mikä on yleisindikaattori.

5. Mikä on yleisindikaattori? Mitä kuplia virvoitusjuomissa on?

Keskustelkaa CO2:sta (g) virvoitusjuomissa. Korkea lämpötila tai korkea paine (soodan ravistaminen) vapauttaa CO2 (g). Hiilidioksidin ja hapen kaltaiset kaasut liukenevat veteen – tämä on hyvä asia, koska vesikasvit, kalat ja kaikki vedessä elävät lajit tarvitsevat hiilidioksidia ja happea selviytyäkseen.

TESTAAMALLA 7UP:ia – ONKO SODA HAPPOA?

Lisää 7-Up:ia kolmanteen dekantterilasiin, jossa on 40 ml vettä ja indikaattori. Mitä näet?

7-Up sisältää hiilihappoa, joka reagoi veden kanssa aivan kuten kuivajää reagoi veden kanssa!

Hiilidioksidi liukenee veteen ja tuottaa hiilihappoa, H2CO3. Kaikissa hiilihapollisissa juomissa on CO2 liuennut liuokseen tehden liuoksesta happaman. CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-

Jos siis lisäämme kuivajäätä mehukulhoon halloweenina, onko se turvallista juoda?