Alumiinista alunaa TAUSTAA

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Alumiinista alunaa TAUSTAA"

Aarno Niemelä
5 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 KOHDERYHMÄ: Työ soveltuu yläkouluun tai lukion kursseille KE3 ja KE4. Teorian laajuus riippuu siitä mille kohderyhmälle työ vedetään. KESTO: Noin 1-1,5h. Kesto riippuu siitä, tehdäänkö tuotteelle imusuodatus ja analysointi. MOTIVAATIO: Työ liittää kemian teorian arkeen ja ympäristöön ja havainnollistaa kemian merkitystä kestävässä kehityksessä. TAVOITE: Työssä valmistetaan alumiinista alunaa. Tämän tutkimuksen tavoitteena on motivoida ja oppia kierrättämisestä sekä näyttää, millainen kemian merkitys on yhteiskunnalle. Työn tavoite on auttaa opiskelijoita kiinnittämään huomiota omien valintojen merkitykseen. VINKKEJÄ: Työhön voi lisätä tuotteen analysoinnin ja saantoprosentin laskemisen. (Ohjeen saanto on n. 25 g) AVAINSANAT: Metallit Kierrätys Ympäristö Kestävä kemia Kiderakenne - Suola TAUSTAA Alumiini on maailman kolmanneksi yleisin alkuaine. Se esiintyy luonnossa vain yhdisteinä, joten sen käyttö mahdollistui vasta 1800-luvulla elektrolyysin keksimisen myötä. Alumiini on hyvin kevyttä, tiivistä ja helposti muokattavaa. Näiden ominaisuuksien takia alumiinia käytetään muun muassa lentokoneissa, autoissa ja elintarvikepakkauksissa. Alumiini on hyvin kierrätystä kestävä materiaali. Sitä voidaan kierrättää lähes loputtomasti. Kierrätysalumiinisen alumiiniharkon valmistus vie vain noin 5 % siitä energiamäärästä, mitä kuluisi uuden alumiiniharkon valmistukseen. Alumiini muodostaa pintaansa suojaavan oksidikerroksen. Yksi alumiinin käyttökohde on juomatölkit. Juomatölkit valmistetaan pääosin alumiinista. Ulkopinnalla on usein maalikerros, josta käy ilmi tuotteen tiedot. Lisäksi tölkin sisäpinnalla on, jokin pinta, esimerkiksi epoksi, joka estää alumiinia reagoimasta juoman kanssa. Juomatölkkien kierrätysprosessi alkaa siitä, että kuluttaja palauttaa tyhjät tölkit palautuspisteeseen. Palautuspisteessä tölkit litistetään ja pakataan kuljetusastioihin. Litistetyt tölkit haetaan samalla kun uusia täysiä tölkkejä tuodaan myyntiin. Käsittelylaitoksella tölkit puristetaan paaleiksi, jotka kuljetetaan alumiinisulattamoon. Sulattamossa paalit sulatetaan alumiiniharkoiksi, joista pystytään valmistamaan uusia tölkkejä. Kierrättämällä alumiinitölkit energiaa säästyy ja alumiinia ei mene hukkaan. Myös pantittomat tölkit kannattaa kierrättää luonnonvarojen säästämiseksi.

2 TYÖHÖN VIRITTÄVÄT TEHTÄVÄT Miksi metallien kierrätys on tärkeää? Metallien kierrättäminen vähentää päästöjä ja säästää energiaa. Metallien kierrättäminen on myös edullisempaa kuin niiden louhiminen ja rikastaminen. Mitä tarkoitetaan alumiinin korroosiolla? Alumiinin pinnalle muodostuu suojaava oksidikerros alumiinin reagoidessa ilman hapen kanssa. REAGENSSIT Alumiinitölkki (tai foliota) 50 ml 1,43 M KOH-liuos (4,0 g KOH rakeita ja 50 ml vettä) TARVIKKET 40 ml 6 M H2SO4 Tislattua vettä 50 ml Mittalasi 2 x 250 ml dekantterilasi Statiivi ja koura Suodatinpaperia Lasisuppilo Sakset Lämpölevy ja magneettisekoittaja Lasisauva Hiekkapaperia Imupullo Büchner-suppilo Työturvallisuus ja jätteiden käsittely Käytä suojalaseja, -takkia ja -hanskoja! Reaktioissa muodostuu kaasuja, tee työ vetokaapissa. Vetykaasu, jota reaktiossa syntyy, on helposti syttyvää, joten älä käsittele tulta lähettyvillä. Rikkihappo ja kaliumhydroksidi ovat syövyttäviä, käsittele niitä varoen. Jos liuoksia joutuu iholle, huuhtele heti runsaalla vedellä ja saippualla. Tarvittaessa lääkäriin! Neutraloi suodos ja kaada viemäriin. Kiteet voi liuottaa veteen tai heittää roskiin.

TYÖOHJE Kemian opetuksen keskus 1. Leikkaa tölkistä noin 5 x 5 cm palanen ja hio maalipinta hiekkapaperilla tai viilalla. 2. Punnitse 1,5 g alumiinia ja pilko se saksilla pieniksi suikaleiksi. 3.

15 min) Pidä liuoksen tilavuus vakiona lisäämällä tislattua vettä tarvittaessa. 5. Anna liuoksen jäähtyä 5-10 min. 6. Suodata liuos suodatinpaperin ja suppilon avulla 250 ml dekantterilasiin.

3 TYÖOHJE Kemian opetuksen keskus 1. Leikkaa tölkistä noin 5 x 5 cm palanen ja hio maalipinta hiekkapaperilla tai viilalla. 2. Punnitse 1,5 g alumiinia ja pilko se saksilla pieniksi suikaleiksi. 3. Laita alumiinisuikaleet 250 ml dekantterilasiin ja lisää 50 ml KOH -liuosta. 4. Kuumenna ja sekoita magneetilla niin kauan, että liuos muuttuu tummaksi ja vetykaasun muodostus lakkaa. (n. 15 min) Pidä liuoksen tilavuus vakiona lisäämällä tislattua vettä tarvittaessa. 5. Anna liuoksen jäähtyä 5-10 min. 6. Suodata liuos suodatinpaperin ja suppilon avulla 250 ml dekantterilasiin. Jätä suppilon ja dekantterilasin väliin tilaa käyttämällä statiivia ja pidikettä. (Kuva 1) 7. Lisää 40 ml rikkihappoa pienissä erissä samalla lasisauvalla sekoittaen. Huomioi, että reaktioastia lämpenee! 8. Kiehauta liuos, jotta saat aikaan kirkkaan liuoksen. 9. Anna liuoksen jäähtyä huoneenlämpöön ja viilennä lopuksi jäähauteessa. 10. Katso onko kiteitä muodostunut. Jos ei ole, laita liuokseen esimerkiksi puutikku, jonka ympärille kiteet voivat muodostua. Kun kiteytyminen alkaa, voit poistaa tikun liuoksesta. Kuva 1. suodatus 11. Kuivata kiteet imusuodatuksessa. VINKKEJÄ JA HUOMIOITA TYÖHÖN Kun kiinteä yhdiste otetaan talteen, käytetään imusuodatusta. (Kuva 2) Imusuppiloon (Büchner-suppilo) asetetaan pyöreä, juuri suppilonpohjan reiät peittävä suodatinpaperi. Suodatinpaperi ei saa nousta suppilon reunoille, koska silloin kiinteä aine pääsee suodattimesta läpi. Paperi kostutetaan sillä liuottimella, joka muodostaa suodatettavan seoksen nestefaasin. Kuva 2. Imusuodatuslaitteisto

4 KYSYMYKSIÄ Miksi ennen hapon lisäystä alumiini liuotetaan emäkseen? Emäs reagoi alumiinin pinnalla olevan suojaavan hydroksidikerroksen kanssa. Tämän jälkeen alumiini pystyy reagoimaan hapon kanssa. Mitä kuumennuksen aikana tapahtuu? Epäpuhtaudet irtoavat liuokseen. Miksi liuoksesta tulee mustaa? Silikoniset epäpuhtaudet, pintamaali ja muovi johdannaiset muodostavat tummaa sakkaa. Missä muodossa alumiini on suodatuksessa? Suodatuksessa liuoksesta poistetaan kiinteät epäpuhtaudet. Tässä vaiheessa alumiini on liuenneena. Nimeä saamasi tuote. Kaliumalumiinisulfaatti eli kaliumaluna. Käytetään yleisesti veden puhdistuksessa, nahkojen parkitsemisessa, värjäämisessä tulenkestävissä tekstiileissä, leivinjauheissa, lisäaineena (E-koodi E522) ja kosmetiikassa. Täydennä reaktioyhtälöt. 2 Al (s) + 2 KOH (aq) + 6 H2O (l) 2 KAl(OH)4 (aq) + 3 H (g) 2 Al(OH)4 (aq) + H2SO4 (aq) Al(OH)3 (s) + K2SO4 (aq) + 2 H2O (l) 2 Al(OH)3 (s) + H2SO4 (aq) Al2(SO4)3 (aq) + 6 H2O (l)

5 K2SO4 (aq) + Al2(SO4)3 (aq) + 24 H2O (l) 2 KAl(SO4)2 12 H2O (s) LÄHTEET

Samankaltaiset tiedostot

COLAJUOMAN HAPPAMUUS

COLAJUOMAN HAPPAMUUS KOHDERYHMÄ: Työ soveltuu lukion viidennelle kurssille KE5. KESTO: 90 min MOTIVAATIO: Juot paljon kolajuomia, miten ne vaikuttavat hampaisiisi? TAVOITE: Opiskelija pääsee titraamaan.