Inledning och pedagogiskt syfte

Flytande syre på aluminiumburkens utsida antänder en glödande trästicka.Flytande syre på aluminiumburkens utsida antänder en glödande trästicka.I kursen i Kemi 1 (och även på högstadiet) får eleverna bekanta sig med begreppen kondensation och fasövergångar. I den här enkla men effektfulla demonstrationen framställs flytande syre med hjälp av kondensation direkt ur luften. Syret påvisas med hjälp av en glödande trästicka (reagens på syre är en glödande trästicka). 

I demonstrationen används flytande kväve, N2(l), som de flesta skolor nog inte har fri tillgång till. Ett tips är då att försöka utnyttja välvilliga kontakter på närmaste sjukhus, företag eller universitet/högskola för att se om de har möjlighet att skänka en eller annan liter flytande kväve i undervisningssyfte.

Material

  • Flytande kväve, N2(l)
  • Aluminiumburk
  • Tratt
  • Isolerande skyddshandskar
  • Stativ med muff och klämma
  • Urglas
  • Glödande trästicka

Gör såhär

  1. Fyll aluminiumburken med flytande kväve.
  2. Montera aluminiumburken i stativet så att burken lutar i cirka 45° vinkel.
  3. Kväve har en kokpunkt på –196 °C. Eftersom syre har en kokpunkt på bara ‑183 °C kommer luftens syre att kondenseras på aluminiumburkens utsida. Flytande syre kommer att droppa ner från burkens understa kant.
  4. Försök att fånga upp några droppar flytande syre på urglaset. 
  5. För en glödande tändsticka mot dropparna. Trästickan flammar genast upp (eller sprakar till), vilket visar att det är syre.
  6. Pröva också att föra den glödande trästickan direkt mot aluminiumburkens utsida. Eftersom syrgasen har kondenserat där kommer trästickan att fräsa och spraka rätt så ordentligt, och även fatta eld. 
  7. Låt gärna någon eller några elever pröva att föra den glödande trästickan mot aluminiumburkens utsida. Det ger en extra effekt för eleverna att själva uppleva hur trästickan tar fyr!

Diskutera med eleverna!

  1. Varför kondenseras syret på aluminiumburkens utsida?
  2. Hur kan man beskriva kondensationen med en kemisk formel?
  3. Varför fattar den glödande trästickan eld när den kommer i kontakt med syret?

Om man har kommit längre in i kursen när demonstrationen utförs kan man också diskutera följande frågor med eleverna:

  1. Varför är syrets kokpunkt är högre än kvävets?
    (Syre har fler elektroner än kväve, vilket gör att starkare tillfällig dipol kan bildas, och starkare van der Waals-bindningar mellan molekylerna.)
  2. Trästickan består huvudsakligen av cellulosa. Cellulosans kemiska formel kan skrivas (C6H10O5)n. Vilken blir reaktionsformeln för förbränning av cellulosa?
    (C6H10O5 + 6O2 → 6CO2 + 5H2O eller (C6H10O5)n + 6nO2 → 6nCO2 + 5nH2O)

Riskanalys

Både flytande kväve och flytande syre är mycket kallt och kan orsaka svåra frostskador. Därför ska isolerande skyddshandskar användas vid hanteringen, och även labbrock och skyddsglasögon. Tänk också på att flytande kväve aldrig får förvaras i en tättslutande termos (då kommer den att explodera på grund av trycket). Syre är ett kraftigt oxidationsmedel, och kan få lättantändliga material att fatta eld.