Wulkan
Groźna natura
Ziemia jest bardzo aktywną geologicznie planetą. Wiąże się to z dużymi zasobami wewnętrznej energii cieplnej. Jednym ze zjawisk spowodowanych tym faktem jest powstawanie wulkanów. Mianem tym określa się miejsca na powierzchni Ziemi, gdzie wydobywają lub wydobywały się spod powierzchni Ziemi produkty wulkaniczne. Wulkany występują pojedynczo lub w większych grupach. Mogą powstawać całe wulkaniczne łańcuchy górskie.
Groźne piękno wulkanów fascynowało wielu artystów i pisarzy. Należy tu wspomnieć o Tolkienie, który opisał we "Władcy Pierścieni" krainę Mordor właśnie jako miejsce gwałtownych zjawisk wulkanicznych:
Sam widział przed sobą Orodruinę, Górę Ognia. Wieczne, niewyczerpane ogniska, zagrzebane głęboko pod stożkiem popiołów, rozpalały się wciąż na nowo, wzbierały i z łoskotem wyrzucały potoki spienionej skały przez pęknięcia i szczeliny ziejące na zboczach. Jedne z nich spływały ku Barad-Durowi szerokimi kanałami, inne wiły się torując sobie drogę przez kamienistą równinę, aż wreszcie ochłodzone zastygały w dziwne kształty, niby potworne smoki wyplute z głębi udręczonej ziemi.
Erupcje rzeczywistych wulkanów często przybierały rozmiary kataklizmu. Wybuch indonezyjskiego Krakatau z 27 sierpnia 1883 roku jest największą odnotowaną w historii erupcją. Huk był słyszalny z odległości prawie 4500 kilometrów, słup dymu osiągnął 27 kilometrów wysokości. Powstała fala sejsmiczna kilkukrotnie obiegła całą planetę. Ilość ofiar szacuje się dziś na około 40 tysięcy. Znane są też mniejsze erupcje, jak choćby Wezuwiusz, którego wybuch zniszczył w 79 roku Pompeje, Herkulanum i inne miasta. Poniższe zdjęcie przedstawia lawę wyrzucaną z wulkanu Stromboli.

W laboratorium możemy przygotować niewielką imitację wulkanu.
Czego potrzebujemy?
Musimy się zaopatrzyć w odczynniki:
- Dichromian(VI) amonu (NH4)2Cr2O7,
- aceton CH3COCH3
Ostrzeżenie: Dichromian(VI) amonu jest toksyczny i rakotwórczy! Nie wolno wdychać jego pyłu, ani dopuścić do kontaktu ze skórą. Należy stosować rękawiczki ochronne. W doświadczeniu występuje otwarty płomień; może dochodzić do rozpryskiwania płonącej mieszaniny reakcyjnej. Zalecam stosowanie okularów ochronnych. Doświadczenie należy prowadzić pod sprawnie działającym wyciągiem lub na zewnątrz. Autor nie bierze jakiejkolwiek odpowiedzialności za wszelkie mogące powstać szkody. Robisz to na własne ryzyko!
Dichromian(VI) amonu jest pomarańczowym ciałem stałym; jest to amonowa sól kwasu dichromowego. Aceton jest bardzo lotną i łatwopalną cieczą. Posłuży nam do inicjacji termicznego rozkładu dichromianu.
Pokaz!
Przygotowanie pokazu jest proste; najpierw musimy odważyć kilka gramów (NH4)2Cr2O7. Odmierzoną ilość substancji usypujemy na ogniotrwałej płycie w postaci niewielkiego kopczyka. Można zastosować płytkę ceramiczną, azbestową lub metalową. Powinno to wyglądać tak, jak na zdjęciu poniżej.
Następnie na szczyt kopczyka wkraplamy odrobinę acetonu. Należy go użyć tyle by tylko zwilżyć substancję. Potem (zanim wyparuje aceton) zapalamy substancję.
Lokalne podniesienie temperatury dichromianu powoduje rozpoczęcie się jego rozkładu. Powstają żółtoczerwone iskry i duże ilości ciemnozielonego popiołu. Objętość popiołu tworzącego stożek jest wielokrotnie większa od objętości użytego substratu! Efekt rzeczywiście przypomina erupcję miniaturowego wulkanu:
Wymyśliłem też inny wariant tego doświadczenia. Zajmuje więcej czasu jeśli chodzi o przygotowanie, ale efekt jest nawet ciekawszy. Odważoną ilość dichromianu(VI) amonu umieszczamy w niewielkim naczyniu ogniotrwałym. Dobrze nadaje się w tym celu metalowa zakrętka od butelki. To naczynko umieszczamy w płaskim naczyniu, które następnie wypełniamy suchym piaskiem. (NH4)2Cr2O7 powinien być umieszczony bardzo płytko pod powierzchnią piasku, ale tak, żeby nie było widać jego pomarańczowej barwy. Powierzchnię piasku należy następnie wygładzić. Powinno to wyglądać jak niżej:
Powierzchnię piasku ponad zamaskowanym dichromianem trzeba zwilżyć acetonem i podpalić. Przeprowadzone przeze mnie doświadczenie tego typu od wspomnianego wcześniej wulkanu nazwałem Krakatau.
Niczego nie podejrzewający widzowie są w tym przypadku świadkami powstania wulkanu dosłownie "spod ziemi".
Wyjaśnienie
Dichromian(VI) amonu łatwo ulega termicznej reakcji rozkładu według przedstawionego niżej równania.

Powstały zielony tlenek chromu(III) ma o wiele większą objętość niż użyty dichromian(VI). Z tego powodu obserwujemy formowanie pseudowulkanicznego stożka. Powstały tlenek jest nierozpuszczalny w wodzie i nietoksyczny. Ma on zastosowanie jako bardzo trwały zielony pigment do farb.
Życzę miłej i pouczającej zabawy:)
Literatura dodatkowa:
- Dalgaard G. A. P., Hazell A. C., Hazell R. G., The Crystal Structure of Ammonium Dichromate, (NH4)2Cr2O7, Acta Chemica Scandinavica A28, 1974, str. 541–545,
- Young A.J., Ammonium Dichromate, Journal of Chemical Education, 82 (11), 2005, str. 1617,
- Mizerski W., Rozdział: Wulkanizm i skały wulkaniczne, w: Geologia dynamiczna, Wyd. II, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2010, str. 70,
- Neugebauer C. A., Margrave J. L., The Heat Formation of Ammonium Dichromate, The Journal of Physical Chemistry, 61 (10), 1957, str. 1429– 1430.
Marek Ples