Inledning

Analyser och undersökningar är en viktig del av all naturvetenskap. Inom kemin använder forskarna många avancerade apparater, men det går också att göra analyser med hjälp av ganska enkel utrustning. Hur några olika salter kan identifieras genom att de ger en låga olika färger ska du få undersöka i denna demonstration, som utvecklades inför ”Kemins Dag 2019”.

Material    

0,5 tsk natriumklorid (NaCl), 0,5 tsk kalciumklorid (CaCl₂)
och 0,5 tsk litiumklorid (LiCl), tre provrör med proppar, 1 dl
handsprit, 8 aluminiumformar, kryddmått, teskedsmått, bricka
och tändstickor.

Förarbete

Märk provrören med B, C och D. Överför en halv tsk natriumklorid
till provrör B, en halv tsk kalciumklorid till provrör C och
en halv tsk litiumklorid till provrör D. Här kan du se en film från
IKEM om experimentet;
https://www.youtube.com/watch?v=OBGtXoG7uf0

Praktiskt utförande

1. Häll upp 1 msk handsprit i en aluminiumform som är nollprovoch antänd.
2. Häll upp 1 msk handsprit i två aluminiumformar. I den ena tillsätter du 1 krm natriumklorid. Tänd båda formarna.
3. Upprepa försöket med först kalciumklorid och sedan litiumklorid.

Demonstrationen - elevperspektivet

1. Titta på provrören B-D. Ser du någon skillnad på innehållet i de olika provrören? Rita och berätta.

2. Titta noga när läraren antänder innehållet i aluminiumformarna.

3. I mitten av lågan syns lågfärgen tydligast. Anteckna vad du ser och rita gärna av lågfärgerna.

Förslag på diskussionsfrågor

• Vad såg ni? Vad säger det om innehållet i de olika provrören?

• Vad är ett nollprov?

• Hur ser det ut i formarna efter försöket? Vad händer om man fyller på med ny handsprit utan att fylla på med mer salt?

• Vilken lågfärg får en blandning av salterna?

Till Läraren

Denna laboration finns i många olika varianter och en extra variant kan du hitta som en bilaga längst ner på sidan. 

Riskbedömning    

Handsprit är brandfarlig. Kalciumklorid kan orsaka allvarlig ögonirritation. Litiumklorid kan orsaka allvarlig ögonirritation och kan irritera huden, samt är skadlig vid förtäring.
Flytta undan handspritsflaskan varje gång det är dags att elda. Se till att ha en brandfilt eller ett lock i närheten för att kunna släcka om det behövs. Lägg de använda tändstickorna i en separat aluminiumform. 
Aluminiumformarna lämnas till metallåtervinningen. Salterna som används i den här laborationen är miljövänliga och resterna kan därför hällas ut i avloppet. Om du vill kan du utgå ifrån bifogat dokument Stöd för riskbedömning - lågfärger (192 Kb)

Väntat resultat    

Nollprovet, d.v.s. ren handsprit ger en blå låga. Na⁺-jonerna ger en tydlig gulorange låga. Ca²⁺-jonerna ger en lite orange nyans som kan vara svår att se. Li⁺-jonerna ger en tydlig rosaröd låga. En blandning av salterna ger ingen tydlig färg.

Övrigt

Denna variant av lågfärger utvecklades av IKEM, Innovations- och kemindustrierna, inför Kemins Dag 2019.

Lite teori om lågfärger

Anledningen till att salterna ger olika lågfärg när de upphettas är att elektronerna i metalljonernas yttersta elektronskal (energinivå) tar upp energi som de använder för att ”hoppa upp” till ett högre skal (elektronerna exciteras). Den energi som behövs är unik för varje metall (grundämne). Det dröjer inte länge förrän elektronerna faller tillbaka till sina ordinarie elektronskal. Då avges metallens unika energimängd i form av elektromagnetisk strålning (ljus emitteras). Vilken våglängd den här strålningen får beror på vilken metalljon som sände ut den. När elektronerna har fallit tillbaka till sin ursprungliga energinivå återstår samma salt som vi började med. Handspriten har däremot förbränts i en kemisk reaktion. Vitt ljus innehåller alla färger så att blanda salterna ger ingen regnbågseffekt!

Bakgrund om kemisk analys

Nästan allt vi känner till om rymden kommer från det ljus vi kan ta emot från stjärnor, planeter, galaxer och nebulosor. Med ett spektroskop kan forskarna analysera stjärnljuset och identifiera vilka grundämnen som finns i stjärnan.

Nittiotvå grundämnen – det är allt som behövs för att bygga upp allt som finns på hela jorden. När vi människor förstod det och dessutom tack vare Mendelejevs periodiska system år 1869 fick en ”karta” över materiens byggstenar tog utvecklingen av nya kemiska produkter och nya material ett stort språng framåt.

Under 1700- och 1800-talet upptäckte svenska kemister ungefär tjugo grundämnen, vilket gör oss till en världsnation när det gäller grundämnesupptäckter. Många av de svenska kemisterna var mästare på att använda blåsrör, ett ca 20 cm långt avsmalnande metallrör, för att analysera olika mineral. Med hjälp av röret blåste de en luftström genom en låga och uppnådde därigenom höga temperaturer. På det sättet upptäckte de bland annat kobolt, nickel, mangan och molybden. Dagens atomabsorptionsspektroskopi och atomemissionsspektroskopi bygger på samma principer som blåsrörstekniken.

Natriumklorid, NaCl: vanligt koksalt, består av jonerna Na⁺ och Cl^-. Natriumklorid förekommer rikligt i naturen. Det utvinns ur saltgruvor eller genom avdunstning av havsvatten.

Kalciumklorid, CaCl₂: består av jonerna Ca²⁺ och Cl^-. Kalciumklorid kan tillverkas av kalcium och saltsyra, men finns även som naturligt mineral. Det används som vägsalt och inom bryggeri- och mejerinäringarna.

Litiumklorid, LiCl: består av jonerna Li⁺ och Cl^-. Användningen av uppladdningsbara litiumjonbatterier har ökat efterfrågan på litium och därmed på litiumklorid. Det mesta utvinns i saltöknar och underjordiska salthaltiga källor. Forskning pågår kring utvinning av litiumklorid ur havssalt.

Denna laboration finns under följande rubriker på KRC:s hemsida:

• Gymnasiet/ Kemi 1/ Materia/ Atomen och det periodiska systemet/ Laborationer
• 7-9/ Kemin i naturen/ Atomer, elektroner och kärnpartiklar/ Demonstrationer 
• 7-9/ Kemins metoder och arbetssätt/ Analysmetoder