Březen 2024 - "Oxid uhličitý"
Oxid uhličitý je dnes výrazně skloňovaný plyn, který výrazně ovlivňuje naši planetu. My jsme se na něj na setkání podávali z několika pohledů fyzikálních, chemických a pohráli jsme si i se suchým ledem.
Sycení limonád
Na pokus vezměte nejlevnější 2l limonádu, balonek a sůl. Sůl naplňte do balonku, nechť je balonek klidně soli plný. Balonek pak přetáhněte přes hrdlo otevřené limči a pak sůl do limči vsypte. Pozor, limča může snadno vystříknout bokem, pokus zkoušejte nejprve ve vaně nebo venku.
Pokusem ukážete, kolik CO2 je v limonádě rozpuštěno. Bežně z 2l limči dostaneme 1-2l CO2. CO2 je tedy velmi snadno rozpustitelný ve vodě, do limonád se sytí pod tlakem.
Ocet a soda - pokusy pro prcky i větší děcka
Pakliže smícháme něčeho kyselého - ocet nebo kyselina citronová ve vodě - a roztoku něčeho zásaditého - typicky jedná soda ve vodě, můžeme udělat spoustu základních pokusů s CO2.
1. zkuste obě chemikálie smíchat v trošce vody ve větší sklenici. Vzniklý CO2 se bude držet u dna. Můžete pomocí zapálené špejle, kterou do sklenice budete pomalu nořit, dokázat, že CO2 hasí oheň a drží se u dna.
2. CO2 ze sklenice můžete i vylít na svíčky v jiné sklenici. Je to pěkný efekt, kdy něco neviditelného zhasí oheň.
3. Můžete si vyrobit efekt sopky. Stačí do jednoho z rostoků přidat červené barvivo a jar. Výsledné bublinky vytvoří efekt lávy.
Teplý plyn stoupá vzhůru
Za běžné pokojové teploty a nižší je CO2 těžší než vzduch. Pokud je ale teplý, stoupá vzhůru. Jak to dokázat? Vezmete si tři svíčky, dejte každou do různé výšky a přiklopte je sklenicí. Která ze svíček zhasne jako první? Překvapivě právě ta, co je nevýš.
CO2 a rozpustnost v oceánech (text vykopírován z materiálu pro Člověka v tísni)
Materiál: voda, tekutý indikátor pH (například Yamadův indikátor, výluh z červeného zelí), hydroxid sodný, ocet nebo něco kyselého, lžička, skleněná nádoba, čtyři kelímky, tři brčka, alobal nebo víčko na kelímky.
Před samotným provedením pokusu si vytvořte roztok hydroxidu sodného (přibližně jednoprocentní).
Nejprve žákům představte, jak funguje pH indikátor. Můžete k tomu využít doprovodnou prezentaci, kde naleznete pH stupnici [slide 15]. Do dvou kelímků nalijte vodu a obarvěte je Yamadovým indikátorem na zeleno. Do jedné přidejte něco kyselého, například ocet - žáci uvidí změnu barvy do červena. Do druhé přidejte předchystaný hydroxid sodný (zásada) a žáci uvidí změnu barvy do fialové.
Na samotný pokus okyselování vody oxidem uhličitým si připravte dva kelímky. Do jednoho kelímku nalijte cca do poloviny vodu. Tu lehce obarvěte Yamadovým indikátorem, voda by měla mít zelenkavou barvu. Aby byla změna při foukání žáků do vody značná, doporučuji v tuto chvíli přidat do vody pár kapek připraveného hydroxidu a roztok lehce obarvit do modra až fialova. Hydroxidu přidejte spíše méně, abyste vodu neudělali zásaditou příliš. Jemně fialová barva je ideální.
Polovinu přichystané vody přelijte do druhého kelímku, který uzavřete víčkem nebo alobalem a nechte ve víčku připravenou dírku na brčko. První kelímek bude referenční. Vyzvěte některého z žáků, aby přišel do kelímku foukat. Dbejte na bezpečnost, bubáním může voda z kelímku mírně prskat ven. Hydroxid je však v tak nízké koncentraci, že poleptání nehrozí, jde spíše o pocit bezpečnosti pro žáky. Třída postupně uvidí změnu barvy v kelímku do modré, zelené až případně mírně žluté. Pro porovnání je dobré při pokusu ukazovat i původní zbarvení vody.
TIP: Pokud nejste schopni sehnat Yamadův indikátor, použijte výluh ze zelí a pracujte s ním stejně. Změna barvy nepůjde až ke žluté. Neutrální bude fialová, zásada bude modrá. Foukáním způsobíte změnu barvy z modré zpět na fialovou. I to je velký efekt a přitom vám stačí pouhá návštěva potravin.
TIP: Foukat do kelímku můžete nechat více žáků, každému z nich je samozřejmě třeba připravit vlastní kelímek.
Důkaz vniku CO2 při hoření (text Lenky Karpíškové z materiálu pro Člověka v tísni)
Pomůcky:
svíčka
zápalky
zkumavka
zátka
stojan na zkumavku
Chemikálie:
vápenná voda (nasycený roztok hydroxidu vápenatého) (přibližně 3 ml/pokus)
Alternativní vybavení:
Místo vápenné vody lze použít výluh z červeného zelí s přídavkem hydroxidu.
Jako stojan na zkumavku lze využít skleničku či kádinku.
Instrukce k přípravě:
Na 10 opakování pokusu je potřeba přibližně 30 ml vápenné vody. Tu připravíte tak, že přibližně 0,1 g hydroxidu vápenatého rozpustíte v 50 ml vody a přefiltrujete. Roztok uchovávejte v uzavřené nádobě.
V případě využití indikátoru z červeného zelí spařte listy červeného zelí horkou vodou. Po vylouhování případně zřeďte vodou tak, aby byla patrná barva roztoku. K zelí přidejte malé množství hydroxidu sodného tak, abyste získali přibližně sytě zelenou barvu. Roztok červeného zelí je sám o sobě kyselý až neutrální, přídavek hydroxidu zajistí viditelnější změnu barvy. Ke zvýšení pH roztoku nelze použít jedlou sodu, neboť nelze pozorovat barevné změny.
Instrukce k provedení (zeleně jsou označené instrukce nad rámec návodů pro žáky):
Při práci s vápennou vodou dbejte na bezpečnost, zejména chraňte oči ochrannými brýlemi.
Zapalte svíčku.
Zkumavku chytněte u dna a otočte dnem vzhůru nad plamen svíčky tak, abyste jímali spaliny. Svíčku neuduste a příliš nezahřívejte sklo zkumavky. Pár vteřin jímejte, dokud na stěnách zkumavky nezačne kondenzovat voda (zamlží se).
Zkumavku uzavřete zátkou tak, abyste se prsty nedotkli horkých částí.
Otevřete zkumavku, nalijte do ní asi 1-2 cm vápenné vody a znovu zazátkujte. Zkumavkou asi 10 vteřin štěrchejte. V případě využití výluhu z červeného zelí s hydroxidem přidejte stejné množství tohoto roztoku.
Po potřepání obsah zkumavky zbělá:
V případě použití výluhu z červeného zelí s hydroxidem je původní barva zelená:
A po protřepání zmodrá:
Vyhodnocení úkolů:
Svíčka je z vosku, který má stejné produkty spalování jako další organické látky, například dřevo. Pokud se na konci pokusu obsah zkumavky bíle zbarvil vzniklým CaCO3, znamená to, že produktem spalování je CO2. Vznikl při hoření svíčky CO2?
Ano, roztok se zbarvil bíle.
Během pokusu vevnitř zkumavky kondenzovala voda. Odkud tato voda pochází?
Při spalování vzniká voda.
Vyhodnocení - Jak to souvisí s klimatickou změnou?:
Během hoření vzniká velké množství skleníkových plynů. Je fakt, že koncentrace oxidu uhličitého, který je produktem hoření, v atmosféře stále stoupá. Na grafu níže je zobrazeno, jaký je vývoj koncentrace oxidu uhličitého a kyslíku v atmosféře.
Podle průběhu křivek určete, jestli je možné, aby za nárůst CO2 a pokles O2 mohlo spalování (např. fosilních paliv). Vysvětlete, proč jste tak určili.
Je to možné. Při hoření se spotřebovává kyslík, což odpovídá klesajícímu trendu křivky zobrazující O2. Při hoření vzniká CO2, což odpovídá rostoucímu trendu této křivky.
Kde hledat další informace:
https://faktaoklimatu.cz/infografiky/koncentrace-co2
Pokusy se suchým ledem
Suchý led je pro učitele snadno dostupný. Objednat si ho kamkoliv po republice můžete například ze stránek: https://www.suchy-led.cz/
Suchý led je suchý
Porovnat suchý led a led z vody můžete snadno. Dejte oba dva na hedvábný papír. Děti dobře uvidí, že pod normálním ledem se tvoří loužička, kdežto pod suchým ledem je zcela sucho.
Nafukování balonku
Změnu objemu při sublimace můžete ukázat mnoha způsoby. Já jsem si oblíbila jednoduše erlenmayerovu baňku, do které dám pár paletek suchého ledu a uzavřu ji balonkem. Dělám to bez vody nebo s vodou, podle toho, co chci zrovna vytěžit. Pokus s vodou má tu nevýhodu, že mlží a tak máte na konci balonek s CO2 i vodou. Na druhou stranu je celý jev rychlejší.
Zpívající lžička
Kovová lžička položená na peletky suchého ledu vytvoří zajímavé skřípějící zkukové efekty. Kov dobře přenáší teplo z okolí k suchému ledu, ten překotně sublimuje a lžička začne vybrovat.
Drobné výbuchy
Děti mají výbuchy moc rádi. Bezpečná varianta je suchý led zavřít do filmovky nebo nádobky od šumáku. Do nádobek je třeba dát trochu vody, peletku CO2 a pak nádobku zavřít. Pozor, výbuch může být překvapivě silný, podle toho, jak nádobku dobře zašpuntujete.
Bubliny s CO2
Erlenmayerovu baňku nebo PET lahev zašpuntujte špuntem s vyvedenou hadičkou. Konec hadičky budete namáčet v bublinkovém saponátu. Do baňky/PET dejte trochu vody a suchý led. Bublinky budou těžké a plné mlhy. Pokud do saponátu přidáte glycerin, budete si s nimi moci i pinkat o bavlněné oblečení.
Bubliny na CO2
Do akvária dejte suchý led a nechte ho chvilku sublimovat. Dětským bublifukem udělejte do akvária pár bublinek a kochejte se tím, jak bublinky na studeném těžkém CO2 levitují.
Mlha v teplé a studené vodě
Připravte si dvě nádoby a naplňte jednu studenou a druhou teplou vodou. Efekt zvýrazníte přidáním potravinářského barviva. Do každé nádoby dejte suchý led a pozorujte, z které vody se valí více páry.
Barevný válec
Vezměte si větší nádobu, čím vyšší bude, tím hezčí efekt vytvoříte. Do nádoby dejte univerzální pH indikátor nebo výluh z červeného zelý, který poslouží úplně stejně. Do skleničky si připravte slabý roztok hydroxidu sodného. Do válce vsypte suchý led a po chvilkách přidávejte trochu hydroxidu (tak akorát, aby roztok změnil barvu). Hydroxid zbarví indikátor k jeho zásadité barvě. Suchý led bude nicméně zpětně roztok okyselovat a zbarvovat tak indikátor na druhou stranu jeho barevné stupnice. Takto budou barevné změny probíhat, dokud hydroxid nerozežere barviva pH indikátoru.