Leerdoelen: Fysische en chemische eigenschappen van droogijs

Leg een plat brok droogijs op het aanrecht en kijk hoe gemakkelijk het boven op het aanrecht “drijft” als je het een klein zetje geeft. Kijk ook eens hoe fijngemalen droogijs zich op het aanrecht beweegt.

Vormt zich dan een plasje vloeistof? Nee, waarom niet?
Vast → Gas (sublimatie)

Vergelijk dit met een ijsblokje van H2O (s)
Vast → Vloeistof (smelten)
Plaats een kwartje op de rand van het droogijs. Wat zie of hoor je?
Wat is droogijs? Het is vast, bevroren CO2
We ademen O2 in en ademen CO2 uit. Krijgen we op aarde een tekort aan O2?
Nee. Bomen en planten nemen CO2 op en produceren O2.

Waarom doet het pijn om droogijs aan te raken? Laat de leerlingen het aanraken, maar slechts heel kort.

Bij kamertemperatuur en -druk is CO2 (s) → CO2 (g). In vaste CO2 is er een aantrekkingskracht tussen de moleculen. Er is warmte nodig om de moleculen van elkaar weg te trekken. De vaste stof onttrekt warmte aan de luchtmoleculen eromheen. Als je droog ijs langer dan een paar seconden aanraakt, doet het pijn. Het onttrekt de warmte van je hand als je het aanraakt.

2. Kunnen we een ballon opblazen met vast kooldioxide?

De leerlingen zien hoe droog ijs van een vaste stof in een gas verandert door een brok droog ijs in een ballon te doen. Trek een ballon wijd open met beide handen – steek je vingers diep in de ballon om hem zo wijd mogelijk open te rekken. Laat een leerling met behulp van een tang een klein stukje of een paar kleine stukjes droogijs in de ballon doen. Bind de ballon dicht en kijk hoe hij opgeblazen wordt terwijl het droogijs sublimeert (vast → gas). Een van de leerlingen mag de ballon houden om te gebruiken voor het vloeibare stikstofstation.

Wat is de witte rijp aan de buitenkant van de ballon? Sommige leerlingen denken dat er droog ijs door de ballon gaat. Bespreek de waterdamp in de lucht en hoe die condenseert op de ballon omdat het koud is. Voel hoe koud het is.

3. Mist maken

Vul een plastic bak halfvol met heet water uit de gootsteen. Giet één tot twee kopjes met kleine stukjes droog ijs in het hete water, allemaal tegelijk. Wat zie je? Wat is de mist? Waarom vloeit hij over de rand van de bak en naar de grond?

Mist: De mist is niet alleen CO2 (g). Als u CO2 uitademt, is het helder. De waterdamp boven het hete water condenseert. Als de CO2 sublimeert, CO2 (s) → CO2 (g), neemt het warmte op, waardoor het heel koud wordt en water condenseert (zoals mist of wolken).

Waarom valt de mist op de grond? Hij is zwaarder dan de lucht. Praat over brandblussers die CO2 (l) bevatten dat CO2 (g) vormt en op het vuur valt, O2 (g) van het vuur weghoudt en zo het vuur dooft. Steek een verjaardagskaars aan en laat de leerlingen die in de mist zetten. Ze zullen zien dat de CO2 (g) de vlam onmiddellijk uitblaast.

Vul een bekerglas van 250 ml voor ongeveer de helft met water. Doe een klein brokje droog ijs in het water. De leerlingen kunnen het bubbelen zien als CO2 (s) → CO2 (g).

4. Wat is het verschil tussen ijs en “droog ijs”?

Laat de leerlingen ~70 mL water in drie bekerglazen van 100 mL doen. Zet de bekers op een roerplaat. De leerlingen doen broomthymolblauwindicator in elk bekerglas en roeren de oplossing met een roerstaafje. Doe in één bekerglas wat ijs; doe in het andere bekerglas een brok droog ijs. Wat zie je?
De CO2 lost op in water en vormt koolzuur, H2CO3:
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3- waardoor de oplossing zuur wordt.
De leerlingen zullen een kleurverandering zien bij de droogijs/water-reactie en niet bij het oplossen van gewoon ijs in water. Laat andere leerlingen dit proberen. Leg uit wat een universele indicator is.

5. Wat zijn de bubbels in frisdrank?

Praat over CO2 (g) in frisdrank. Bij hoge temperatuur of hoge druk (frisdrank schudden) komt CO2 (g) vrij. Gassen als kooldioxide en zuurstof lossen op in water – dat is goed, want waterplanten, vissen en alle levende soorten in water hebben kooldioxide en zuurstof nodig om te overleven.

7UP TESTEN – IS SODA ACIDISCH?

Voeg 7-Up toe aan het derde bekerglas met 40 mL water en indicator. Wat zie je?

7-Up bevat koolzuur dat met water reageert net zoals droog ijs met water reageert!

De CO2 lost op in water en vormt koolzuur, H2CO3. Koolzuurhoudende dranken hebben allemaal CO2 in oplossing waardoor de oplossing zuur is. CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-

Dus als we met Halloween droog ijs toevoegen aan een kom sap, is het dan veilig om te drinken?