Chemia jest Fajna :)

1. dr Stanisława Koronkiewicz Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Katedra Chemii UWM 23.września.2009 Chemia jest Fajna :)

2. 1.Bateria inaczej, czyli „Dlaczego ogórek nie śpiewa?” Wykonanie: Owoce lub warzywa nakłuwamy kolejno różnymi zestawami elektrod, sprawdzając za pomocą woltomierza, które z otrzymanych ogniw daje wyższe napięcie. Zestaw dający najwyższe napięcie wykorzystujemy do zasilenia pozytywki. Sprawdzamy w ten sposób, czy warzywa i owoce rzeczywiście „śpiewają”.

3. Elektroda Reakcja elektrodowa Potencjał standardowy Li/Li+ Li <=> Li+ + e - 3,05 K/K+ K <=> K+ + e - 2,93 Ca/Ca2+ Ca <=> Ca2+ + 2e - 2,84 Na, Na+ Na <=> Na+ + e - 2,71 Mg/Mg2+ Mg <=> Mg2+ + 2e - 2,37 Al/Al3+ Al <=> Al3+ + 3e - 1,66 Zn/Zn2+ Zn <=> Zn2+ + 2e - 0,76 Cr/Cr3+ Cr <=> Cr3+ + 3e - 0,71 Fe/Fe2+ Fe <=> Fe2+ + 2e - 0,44 Cd/Cd2+ Cd <=> Cd2+ + 2e - 0,43 Co/Co2+ Co <=> Co2+ + 2e - 0,25 Ni/Ni2+ Ni <=> Ni2+ + 2e - 0,24 Sn/Sn2+ Sn <=> Sn2+ + 2e - 0,14 Pb/Pb2+ Pb <=> Pb2+ + 2e - 0,13 H2/H+ H2 <=> 2H+ + 2e - 0,00 Cu/Cu2+ Cu2+ + 2e <=> Cu + 0,345 Hg/Hg2+ Hg2+ + 2e <=> Hg + 0,854 Ag/Ag+ Ag+ + e <=> Ag + 0,800 Au/Au+ Au+ + e <=> Au + 1,420 Od czego zależy napięcie uzyskiwane przez nasze owocowe ogniwo? Siła elektromotoryczną ogniwa (SEM) - różnica potencjałów półogniw Równanie Nernsta

4. W jaki sposób można zmusić ogórki do głośniejszego "śpiewu"? Możemy dodatkowo połączyć kilka ogniw szeregowo uzyskując baterięi zwiększając w ten sposób zdolności wokalne naszych warzyw i owoców.

5. 2.Chemiczna grzałka • Powstawanie kryształów na drodze: • krzepnięcia cieczy przechłodzonej • krystalizacji roztworu przesyconego Ciecz przechłodzona - ciało istniejące w stanie ciekłym poniżej temperatury krzepnięcia (topnienia). "Typowa" ciecz powinna teoretycznie przejść w ciało krystaliczne w temperaturze krzepnięcia. Krzepnięcie jest jednak procesem wymagającym odpowiednich warunków i przeważnie musi być ona w jakiś sposób zainicjowana (np. obecność zarodków krystalizacyjnych).

6. Wykorzystywana substancja: - uwodniony tiosiarczan sodu, Na2S2O3 5H2O - krystalizacja z cieczy • Przystępując do pracy wybierz najczystszą z probówek jaką masz, nie powinna być wilgotna. • Wsyp do niej, do połowy, uwodnionego tiosiarczanu sodu. • Następnie zagotuj w zlewce wodę i wstaw do niej probówkę z tiosiarczanem. Kryształy zaczną się topić w temperaturze 48 0C. • Gdy wszystkie kryształki przemienią się w ciecz, wstaw probówkę do stojaczka, odczekaj aż całkiem ostygnie. • Gdy probówka będzie już zimna, tiosiarczan powinien pozostać nadal w stanie ciekłym (ciecz przechłodzona). • Jest to stan bardzo nietrwały, o czym przekonasz się wrzucając do probówki mały kryształek tiosiarczanu.

7. Wykorzystywana substancja: - octan sodu, CH3COONa - krystalizacja z roztworu Rozpuszczalność octanu sodu wzrasta ze wzrostem temperatury. Po zrobieniu roztworu nasyconego w temp. 1000C oraz po jego ostrożnym ochłodzeniu do temp. pokojowej, w roztworze pozostaje nadmiar rozpuszczonej soli względem jej rozpuszczalności w temp. pokojowej- roztwór przesycony. Dotknięcie tego roztworu lub wrzucenie kryształka inicjuje proces krystalizacji. Roztwór octanu sodowego to składnik aktywny ogrzewaczy termicznych wykorzystywanych jako ogrzewacze do rąk. Są to różnego kształtu pojemniki z tworzywa sztucznego wypełnione przesyconym (w temperaturze pokojowej) roztworem octanu sodu, który pobudzony bodźcem mechanicznym, krystalizuje wydzielając ciepło. "gorący lód" http://www.youtube.com/watch?v=7Mfjs8-2cn8&feature=related

8. 3.Ogródek chemiczny Odczynniki i sprzęt: zlewka, bagietka, szkło wodne, woda destylowana, kryształy soli kobaltu, żelaza, niklu, wapnia... Roztwór szkła wodnego rozcieńczamy 1:1 wodą i wlewamy do zlewki. Kolorowe kryształy różnych soli wrzucamy do tak sporządzonego roztworu. Po krótkim czasie w zlewce rozkwita kolorowy ogród z bujną roślinnością.

9. Wyjaśnienie: Podczas reakcji roztworu szkła wodnego z jonami metali tworzy się półprzepuszczalna membrana, zbudowana z prawie nierozpuszczalnych osadów soli tych metali. Stężenie rozpuszczonych soli metali jest większe w przestrzeni między kryształami a membraną niż w pozostałej części roztworu. Do tej przestrzeni dyfunduje woda. Ciśnienie osmotyczne przez to się powiększa, membrana się rozszerza, aż w końcu pęka. Utworzona dziura natychmiast wypełnia się solami metali - półprzepuszczalna membrana odbudowuje się i cały proces się powtarza.

10. 4.Chemiczna latarka Chemiluminescencja – proces chemiczny, podczas którego następuje wydzielenie energii na sposób światła, a nie ciepła jak to jest zazwyczaj. Najczęściej na sposób światła wydzielany jest to tylko niewielki procent energii. Już 0,001% energii tak wydzielonej jest stosunkowo silnie widziana, reszta może być oddawana przez ciepło lub pracę.

11. Chemiluminescencja przebiegająca w organizmach żywych jest nazywana bioluminescencją • Chrząszcze- enzymatyczne utlenianie lucyferyny katalizowane lucyferazą • Bakterie- enzymatyczne utlenianie prostych aldehydów alifatycznych. W reakcji bierze udział flawinomononukleotyd (FMNH2) oraz ATP.

12. Najwydajniejsze reakcje chemiluminescencji 1. świecenie luminolu w rozpuszczalnikach organicznych (DMSO), 2. utlenianie lucygeniny, 3. utlenianie dwukrzemku wapnia CaSi2, 4. utlenianie szczawianów organicznych w obecności przenośników energii.

13. Przykłady komercyjnych zastosowań chemiluminescencji Chemiczne oświetlacze "Cyalume„ Zastosowanie: ratownictwo, speleologia, turystyka, policja, wojsko. Chemiczna latarka jest odporna na stłuczenie, czy zalanie woda, ale nie da się jej wyłączyć… Źródło światła: Reakcji utleniania: szczawianu dwunitrofenylu, szczawianu trójchlorofenylu lub szczawianu tert-butylu, za pomocą rozcieńczonego, ale bezwodnego roztworu nadtlenku wodoru, w mieszaninie ftalanu dwumetylu i alkoholu tert-butylowego, katalizowanego salicylanem sodu.

14. Decydującą rolę pełnią tzw. “fotosensybilizatory”, którymi są skomplikowane pochodne aromatyczne. • Ich udział powoduje, że wydajność kwantowa sięga aż kilkudziesięciu procent! • Dobór odpowiedniego fotouczulacza pozwala na uzyskanie światła dowolnego niemal koloru. • Niestety, fotosensybilizatory są praktycznie poza zasięgiem możliwości przeciętnego chemika-amatora (podobnie jak bezwodny nadtlenek wodoru)... :( Czas świecenia może przekraczać 12 godzin, a w wersji ultra-intensywnej, wynosi ok. 15 minut.