Weird Science

Burza w probówce

Potężna natura

Burza elek­tryczna jest jed­no­cze­śnie jed­nym z naj­bar­dziej nisz­czy­ciel­skich i naj­pięk­niej­szych zja­wisk natu­ral­nych. Dzi­kie piękno sza­le­jącej burzy bywało często natch­nie­niem dla arty­stów. Boha­ter Zafóna daje nam taki oto, obra­zowy opis:

Spoj­rza­łem na niebo i ujrza­łem burzę, która roz­le­wała się między chmu­rami niczym plamy czar­nej krwi, gasząc świa­tło księżyca i roz­po­ście­ra­jąc płaszcz ciem­no­ści nad dachami i fasa­dami mia­sta.

Zafón C.R., Cień wia­tru,

tłum. Fabjańska-Potap­czuk B., Casas C.M., Muza, 2009

Burza sama w sobie jest bar­dzo skom­pli­ko­wa­nym zja­wi­skiem; niek­tórych z jej aspek­tów nie rozu­miemy do dzi­siaj. Wystar­czy wspom­nieć choćby o ciągle nie­wy­ja­śnio­nym dokład­nie feno­me­nie tak zwa­nych pio­ru­nów kuli­stych.

Jako che­micy-eks­pe­ry­men­ta­to­rzy możemy spróbo­wać odtwo­rzyć efekt bły­ska­wic i grz­mo­tów towa­rzy­szących burzy w skali mikro. Będzie to burza w pro­bówce!

Ilustracja

Potrzebne mate­riały

Do prze­pro­wa­dze­nia doświad­cze­nia potrze­bu­jemy:

Ostrze­że­nie: Stężony kwas siar­kowy(VI) jest sil­nie żrący! Trzeba zacho­wać bezw­zględną ostrożn­ość. Nie można dopu­ścić do wymie­sza­nia się alko­holu z kwa­sem, ponie­waż zapo­cząt­kuje to sil­nie egzo­ter­miczną reak­cję. Może dojść do roz­pry­sku żrących lub pło­nących rea­gen­tów. Wylotu pro­bówki nie można kie­ro­wać w stronę widowni! Bezw­zględ­nie konieczne jest sto­so­wa­nie arty­ku­łów och­rony oso­bi­stej: far­tu­cha labo­ra­to­ryj­nego, ręka­wic och­ron­nych oraz gogli (przy­datna może być też och­rona twa­rzy). Należy sto­so­wać mini­malną możl­iwą ilość man­ga­nianu(VII) potasu; prze­sada w jego ilo­ści może spo­wo­do­wać trudny do opa­no­wa­nia zapłon. Autor nie bie­rze jakiej­kol­wiek odpo­wie­dzial­no­ści za wszel­kie mogące pow­stać szkody. Robisz to na wła­sne ryzyko!

Należy koniecz­nie zasto­so­wać się do poda­nych środ­ków ostrożn­o­ści. Doświad­cze­nie jest może być dosyć nie­bez­pieczne, jeśli będzie prze­pro­wa­dzone w nied­bały spo­sób. Przy odpo­wied­nim przy­go­to­wa­niu zapew­nia jed­nak wspa­niały efekt wizu­alny.

Pokaz!

Bar­dzo ważna jest sta­ran­ność. Pro­bówka użyta w tym doświad­cze­niu musi być wcze­śniej bar­dzo dokład­nie umyta, następ­nie odtłusz­czona (płu­ka­nie ace­to­nem) i wysu­szona. Pro­bówkę mocu­jemy następ­nie sta­bil­nie w łapie sta­tywu w pozy­cji pio­no­wej. Następ­nie za pomocą pipety pasteu­row­skiej wle­wamy na dno kilka cen­try­me­trów sze­ścien­nych stężo­nego kwasu siar­ko­wego VI, ale tak by nie zwil­żyć ścia­nek naczy­nia. Kolejną rze­czą jaką musimy zro­bić jest wla­nie do pro­bówki podob­nej ilo­ści alko­holu ety­lo­wego; wle­wamy go powoli po ściance. Cie­cze nie mogą się wymie­szać! Kwas i eta­nol powinny ufor­mo­wać dwie fazy z wyraźnie widoczną gra­nicą pomiędzy nimi:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Kiedy mamy już wszystko przy­go­to­wane to możemy przy­stąpić do zai­ni­cjo­wa­nia naszej reak­cji: do pro­bówki wrzu­camy kilka (nie więcej!) maleńk­ich krysz­tałków man­ga­nianu(VII) potasu.

Chwilę po dotar­ciu krysz­tałków man­ga­nianu do gra­nicy faz roz­po­czyna się che­miczna burza: ciecz zmie­nia barwę na ciem­no­bru­natną, pod jej powierzch­nią widzimy jasne roz­bły­ski, sły­szalne są też cha­rak­te­ry­styczne trza­ski. Efekt mozna zoba­czyć także na poniższych zdjęciach.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Ilustracja:

Kliknij aby powiększyć

Reak­cja jest sil­nie egzo­ter­miczna. Dla bez­pie­czeńs­twa dobrze jest zanu­rzyć dolną część pro­bówki w więk­szej zlewce z zimną wodą.

Dużo uwagi należy poświęcić bez­piecz­nemu usu­nięciu pozo­sta­ło­ści po doświad­cze­niu. Mie­sza­ninę pore­ak­cyjną naj­le­piej ostrożnie wlać szyb­kim ruchem do dużej ilo­ści zim­nej wody, zacho­wu­jąc wspom­niane wcze­śniej środki bez­pie­czeńs­twa.

Wyja­śnie­nie

Docho­dzi tutaj do reak­cji między man­ga­nia­nem(VII) potasu, a kwa­sem siar­ko­wym według rów­na­nia reak­cji:

Ilustracja

Pow­sta­jący w tej reak­cji sied­mio­tle­nek man­ganu jest bar­dzo nie­tr­wa­łym związ­kiem i jed­no­cze­śnie sil­nym utle­nia­czem. To wła­śnie on gwałt­ow­nie utle­nia alko­hol ety­lowy, czemu towa­rzy­szy wydzie­la­nie dużych ilo­ści ener­gii. W rze­czy­wi­sto­ści docho­dzi tutaj do maleńk­ich eks­plo­zji w obrębie mie­sza­niny reak­cyj­nej, co obser­wu­jemy jako roz­bły­ski i trza­ski.

Mi uzy­skany w ten spo­sób efekt koja­rzy się naj­bar­dziej z burzą oglądaną spo­nad chmur:

Ilustracja

źródło: NASA

Zdjęcia zostały wyko­nane przez astro­nau­tów z pokładu waha­dłowca.

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

Lite­ra­tura dodat­kowa:

Marek Ples

Aa