Øvelse nr 4_Bovolden

Øvelse nr. 4, Sure og basiske løsninger

Del 1, utprøving av fem forskjellige indikatorer

Utstyr og stoffer:

- 10 dramsglass à 100 ml- sur løsning (sitronsyre løst i vann)- basisk løsning (askevann)- lakmus

- BTB- fenolftalein- blåbærsaft- rødkålsaft

Gjennomføring:Gunnar Nyhus hadde preparert to løsninger av sitrondråper og aske, hhv. sur og basisk. Løsningene var så å si helt blanke og fargeløse. Vi fordelte en skvett basisk løsning i fem av glassene, og en skvett sur løsning i de resterende fem. Vi stilte glassene i to kolonner der basisk løsning sto til høyre og sur løsning til venstre. Så dryppet vi noen dråper lakmus i de to første (øverste) glassene. Vi observerte at løsningene raskt gikk fra blank og fargeløs, til rødlig og mørk blå. Det var fargeforandringer i alle glassene, bortsett fra i det tredje surløsningsglasset, der fenolftalein ikke indikerte lav pH. Tabellen under viser observasjonene.

Indikator Sur løsning (sitronsyreløsning) Basisk løsning (askevann)

Lakmus Ferskenrød Indigo-blå

BTB Sterk gul Sterk blå

Fenolftalein Blank, fargeløs Sterk rosa

Blåbærsaft Sterk rød Grønnaktig gråsort

Rødkål Rødsprit-rød Gulgrønn

Som vi ser på bildet til høyre, fikk ni av ti glass kraftige farger. Glassene er stilt opp i henhold til tabellen. Det hadde også vært interessant å se hvilke farger indikatorene hadde gitt i helt nøytral løsning.

S (l) + O₂ (g) SO₂ (g)

Del 2, tillaging av sur nedbør (demonstrasjonsøvelse)

Utstyr og stoffer:- erlenmeyerkolbe- forbrenningsskje- gassbrenner- (avtrekksskap)- svovelpulver (S)- BTB

Utføring:Gunnar Nyhus fylte et par desiliter vann på erlenmeyerkolben, og løste noen dråper BTB ut i vannet. Vannet fikk en blålig farge, og grunnen til det ligger i at vannet var antakelig noe basisk. BTB er en indikator som altså viser blå farge i basiske løsninger, grønt i nøytrale og gult i sure løsninger.

Så tok han litt svovelpulver (S) i en forbrenningsskje. Svovelpulveret hadde en lys gul farge. Størrelsen på kornene var nær bordsaltkorn og luktet svakt av «råtne egg». Han holdt skjeen over blå flamme til svovelen smeltet og antente. Dette ble gjort i avtrekksskap siden det dannes en irriterende, giftig gass. Svovel er et grunnstoff som man kan finne i naturen, særlig i områder med vulkansk aktivitet.

Forbrenningsskjeen ble så senket ned i erlenmeyerkolben, og holdt over vannet. Åpningen på kolben ble stengt slik at gassen ikke kom ut. Ganske raskt skiftet vannet farge fra blått, via grønt til gult. Altså hadde væsken gått fra en litt basisk til sur løsning.

Svovelet (S) reagerer med oksygengassen (O₂) i atmosfæren i forbrenningen, og svovelatomene bindes med oksygenmolekyler. Av denne reaksjonen får vi en gass, SO₂. Satt inn i en likning, ser det slik ut:

Svoveldioksidgassen forlater altså forbrenningsskjeen som gass. Disse molekylene har plass til ett oksygenatom til, og det er det tilgang på i kolben, men alle oksygenatomene sitter sammen i par. Altså må det to SO₂-molekyler til for å brekke opp bindingen mellom et slikt par:

SO₂ (g) + ¹⁄₂ O₂ (g) SO₃ (g)2SO₂ (g) + O₂ (g) 2SO₃ (g)

SO₃ (g) + H₂O (l) H₂SO₄ (aq)

H₂SO₄ (aq) + H₂O (l) HSO₄⁻ (aq) + H₃O⁺ (aq) H⁺

HSO₄⁻ (aq) + H₂O (l) SO₄²⁻ (aq) + H₃O⁺ (aq) H⁺

eller

Her blir svoveldioksidet til svoveltrioksid. Sammen med nitrogen vil svoveltrioksid dominere atmosfæren i kolben, så sant det meste av oksygenet har fått reagert med svovelet. Svoveltrioksidgassen kan lett reagere med vann (H₂O), og det er dette som skjer i atmosfæren dersom SO₂ slippes ut.

Svoveltrioksidgassen reagerer med vannmolekylene, og reaksjonsproduktet er svovelsyre. Som vi ser, har svovelsyre to hydrogenatomer i molekylene sine, og det er i grunnen snakk om to protoner (to hydrogenatomer uten elektroner). Disse kan spaltes av i to trinn. Svovelsyre er på grunn av disse to protonene ei toprotisk syre. Syra reagerer med vannet (protolyserer), og første trinn kan se slik ut:

H₃O⁺ er selve årsaken til at løsningen blir sur. Svovelsyra har i prosessen blitt til hydrogensulfat og har fremdeles ett proton som kan spaltes av, og det skjer i det andre trinnet:

Vi ser at det således blir dobbelt så mange H₃O⁺-ioner enn ved enprotiske syrer, som saltsyre (HCl). Antallet H₃O⁺-ioner bestemmer hvor sur løsningen skal være, og dette gir utslag på BTB-løsningens farge.