vierailuihin Kohderyhmä: Demonstraatiot ovat suunniteltu yläkoululaisille ja lukiolaisille. Aika: n.15min demonstraatiota kohden. Motivaatio: Demonstraatiot ovat erittäin havainnollisia ja hämmästystä herättäviä. Tavoite: Oppilaan/opiskelijan ajattelun aktivoiminen, luonnonilmiön ja sen teoreettisen perustelun välisen yhteyden havainnollistaminen. 1
Demo 1: Nestetyppi Nestemäisen typen demonstraatio on aina näyttävä ja keskusteluun innoittava. Nestemäinen typpi on hyvin kylmää, sen kiehumispiste on -196 o C. Typpi on väritön, mauton, hajuton ja palamatonta, ilmaa kevyempi kaasu. Typpi esiintyy kaksiatomisena molekyylinä, joka on typpiatomien välisen vahvan kolmoissidoksen vuoksi erittäin kestävä. Kaasuteollisuus valmistaa typpeä ilmasta tislaamalla. Typpeä tarvitaan eniten valmistettaessa ammoniakkia, josta taas valmistetaan muita typpiyhdisteitä. Typen yhdisteillä on paljon käyttöä, mm. väriaineina (atsovärit). Demonstraatiossa tutustutaan mm. nestetypen kylmyyteen ja kylmän vaikutukseen kaasujen tilavuuteen sekä aineiden ominaisuuksiin. Reagenssit Nestetyppi Ilma/heliumpallo Kasveja Laboratoriohanskoja Laakea astia 2
Työohje: Nestetyppi kannattaa kaataa laakeaan astiaan, jotta demon näyttävyys paranee. Typpeen voi upottaa laboratoriohanskan ja murskata sen jäisenä. Toisaalta samanlaisen hanskan voi upotuksen jälkeen ottaa huoneenlämpötilaan sulamaan ja yrittää murskata sulana. Kasvin (esim. ruusun) voi upottaa typpeen ja tämän jälkeen pudottaa lattialla. Miksi ruusu kilahti osuessaan lattiaan? Ilmapalloa upottaessa typpeen, voi kysyä katsojien hypoteeseja mitä pallolle tulee käymään typessä? Työturvallisuus Typpi on tukahduttavaa eli puhtaan typen hengittäminen aiheuttaa välittömästi tajuttomuuden ja kuoleman, koska typpi estää hapen pääsyn verenkiertoon. Vrt. Sukeltajantauti. Nestemäinen typpi on hyvin kylmää, paleltumisvammojen vaara. Vain ohjaaja saa käsitellä typpeä. Suojakäsineet opettajalla / ohjaajalle. Suojalaseja on käytettävä nestetypen lähellä, silmävaurion vaara. 3
Demo 2: Natriumasetaatin ylikylläinen liuos Ylikylläinen liuos sisältää liuennutta ainetta enemmän kuin aineen liukoisuus edellyttää ko. lämpötilassa. Tämän on syy, miksi ylikylläinen liuos on epästabiili ja siinä oleva liuennut aine saattaa kiteytyä yhtäkkiä. Natriumasetaattitrihydraatin sulamispiste on 58 C, mutta natriumasetaattiliuos voidaan jäähdyttää alle 58 C lämpötilaan ilman, että kiteytymistä tapahtuu. Esimerkiksi karamellien valmistuksessa käytetään usein ylikylläisiä sokeriliuoksia. Reagenssit ja tarvikkeet Tislattu vesi Natriumasetaatti (kidevedellinen versio, täytyy olla puhdasta) Työohje: Erlenmayer Kuumennuslevy Folio Työturvallisuus Natriumasetaatin voi hävittää viemäriin. 1. Punnitse 50 g natriumasetaatti erlenmayeriin ja lisää 6 ml tislattua vettä. 2. Kuumenna, kunnes natriumasetaatti juuri ja juuri liukenee. 3. Jäähdytä huoneenlämpötilaan kalvon (folio) alla. 4. Kun kiteyttää tornin, laitetaan aluksi petrimaljalle alkukide natriumasetaatista ja kaadetaan liuosta kiteen päälle. "Torni" alkaa kohota, joten varotaan, ettei kohoava torni osu astian reunaan tai se kiteyttää vielä erlenmayerissa olevan nesteen. Kommentti: Työ vaatii tarkkuutta! Tärkeintä ovat puhtaat välineet, eli asetonihuuhtelu ennen työn tekoa. Myös natriumasetaatin täytyy olla analyysitasoa. Valmista liuosta ei saa hirveästi sekoitella, eikä laittaa muita aineita/välineitä liuokseen-> lähtee kiteytymään. 4
Demo 3: Sininen pullo Värinmuutos johtuu hapetus-pelkistysreaktion tapahtumista indikaattorin läsnäollessa. Glukoosi reagoi emäksisessä liuoksessa metyleenisinisen kanssa muodostaen väritöntä muotoa metyleenisinisestä. Ravistettaessa dihappi liukenee liuokseen ja hapettaa metyleeninsinisen Reagenssit ja tarvikkeet 1 % metyleenisinistä Tislattua vettä NaOH Työturvallisuus NaOH on syövyttävää. Muista suojalasit, -takki ja -hanskat. Glukoosia Dekantterilasi 250 ml mittapullo ja korkki Työohje: 1. Liuota sekoituksessa 5g NaOH:a n. 250 ml tislattuun veteen isossa dekantterilasissa, sekoita liuotuksen ajan, lisää 3 g glukoosia. Lisää joitakin pisaroita/suoraan jauheena metyleenin sinistä. 2. Kaada liuos mittapulloon. 3. Anna liuoksen seistä, kunnes se on väritön. 4. Ravistele. Anna seistä. Ravistele. 5
Demo 4: Tarina Nalleista Tässä demossa nallekarkki kokee tapaturmaisen kohtalon kylpyammeessa. Tarinaan saa lisää koskettavuutta kertomalla samalla oppilaille tarinaa. Tarvikkeet ja reagenssit: iso koeputki statiivi kaasupoltin 2 nallekarkkia kaliumkloraattia Työturvallisuus Kaliumkloraatti voi räjähtää yhdistettäessä hapettavien aineiden kanssa. Varmista, että koeputki on pyrex-lasia. Muodostaa haitallisia kaasuja, tehtävä vetokaapissa. Kerättävä ongelmajätteisiin, toimitettava esim. Ekokemille. Käytä suojalaseja, takkia ja hanskoja! Työohje: 1. Punnitse koeputkeen n.5g kaliumkloraattia (nallekarkin kylpysuolaa). 2. Kiinnitä koeputki statiiviin vähän kallelleen ja sulata kaliumkloraatti kaasupolttimella (tässä vaiheessa voi kysyä oppilailta, miten kylpysuolan saisi nestemäiseksi). 3. Kun sulate on valmis, pyydetään oppilaita sammuttamaan valot (nallekarkkia hävettää mennä alasti kylpyyn yleisön edessä). 4. Tämän jälkeen nallekarkki pulahtaa koeputkeen (kylpyammeeseen). Tässä vaiheessa alkaa koeputkessa liekehtiä. Lopuksi nallekarkki on vain pieni musta möykky. Kemia Kaliumkloraatti hajoaa 400 asteesta lähtien kaliumkloridiksi ja kaliumperkloraatiksi, joka hajoaa nopeasti itsestään hapeksi ja kaliumkloridiksi. Samalla nallekarkin sokeri (myös muut palavat aineet, esim. gelatiini) hapettuvat liekehtien hiilidioksidiksi ja vedeksi. 6
Reaktioyhtälöitä: KClO 3 = kaliumkloraatti KClO 4 = kaliumperkloraatti KCl = kaliumkloridi Suoritus oppilasryhmän kanssa Mittaa kahteen koeputkeen (5g) kaliumkloraattia. Tämän jälkeen tarinaa nalleista voi ruveta pikkuhiljaa kertomaan, samalla sulattaen kahdessa koeputkessa ollutta kaliumkloraattia. Kun kaliumkloraatti on sulaa, sammutetaan valot ja nallet päätyvät kylpyyn liekkimeressä. Demon jälkeen kysytään oppilailta mitä he tietävät palamisesta. Jos oikeita vastauksia ei löydy, johdatellaan heitä kunnes oli saatu ainakin seuraavat vastaukset: Palamiseen vaaditaan lämpöä, happea ja palavaa ainetta, palamisessa vapautuu energiaa, sokerin palamisessa reaktiotuotteita ovat hiilidioksidi ja vesi sekä elämälle tärkein palamisreaktio on soluhengitys. Lisäksi näytetään kaliumkloraatin rakennekaava (KClO 3 ), josta oppilaiden on kerrottava mitä alkuaineita se sisältää. Lopuksi kerrotaan vielä, että kaliumkloraattia käytetään mm. tulitikuissa ja tähtisädetikuissa. Tämän jälkeen vastataan mahdollisiin kysymyksiin. 7
Tarina nalleista Tarina kertoi seuraavaa: Kerran oli niin, että kaksi nallea oli palavasti toisiinsa ihastuneita. Nallet olivat ujoja ottamaan kontaktia, mutta eräänä päivänä poikanalle otti itseään niskasta kiinni ja päätti kysyä tyttöä kanssaan syömään. Poika lupasi tietysti illallisen tarjota niin kuin hyvä tapa on. Tyttönalle ja poikanalle olivat siis sopineet menevänsä treffeille, mutta treffi-ilta tuli kovin hitaasti. Pientä ihastusta oli ilmassa puolin ja toisin, ja treffi-illan aluksi onkin syytä käydä pesulla. Niin poika kuin tyttö nalle menivät tahoillaan pesulle. Tyttönalle halusi turkkinsa olevan erittäin pehmyt illalla ja siksi hän päätti laittaa kylpysuolaa ammeeseensa. Poika tahollaan tuumi tytön arvostavan varmasti hyväntuoksuista poikanallea ja hänkin päätti laittaa kylpysuolaa. Molemmille nalleille oli itsestään selvää, että kiinteä kylpysuola sulaa parhaiten lämpimässä, joten hellästi lämmittämällä kylvystä tulisi aivan ihana. Sopivaksi todetun kylpyveden ollessa valmiina nallekarkki päätti pulahtaa sinne. Kumpi ensin poika vai tyttö? Tunnetusti tytöillä on pidemmät hiukset ja ne vaativat kauemmin kuivuakseen. Nallekarkki on hiukan ujo menemään alasti kylpyyn yleisön edessä, joten valot pitää sammuttaa. Olikohan se kylpyvesi sittenkin liian kuumaa? Poika nalle meni myös kylpyyn ja kuinkas ollakaan hänenkin vesi oli turhan polttavaa. Onnellisen tarinan onnellinen loppu on se, että nallet pääsivät kuin pääsivätkin treffeille. Tuonpuoleisessa ja ilman kylpemistä. Mitä tästä opimme? Älkää käykö kylvyssä ennen treffejä. Pelkkä kosteuspyyhe riittää? 8