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

„Dlaczego ogórek nie śpiewa?” 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”.

Potencjał standardowy 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

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

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).

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.

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

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.

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.

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.

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.

1. świecenie luminolu w rozpuszczalnikach organicznych (DMSO), 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.

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.

Decydującą rolę pełnią tzw 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.