Hur man testar om en gas är koldioxid

Steg
Förnödenheter

Koldioxid (CO₂) är färglös och luktfri, så du kan inte upptäcka den genom direkt observation. Du måste samla ett luftprov (eller en CO₂ prov) och utför sedan ett av många enkla tester för att bestämma närvaron av gasen. Du kan köra gasen genom kalkhaltigt vatten, eller så kan du hålla ett glödande träflis i gasen för att se om förekomsten av CO₂ är släckt.

Steg

Metod 1 av 3: Förbered ett prov

1. Samla en CO₂ prov. För att starta ditt test behöver du ett förseglat provrör fyllt med uppsamlad gas. Du kan fånga upp koldioxid i en gasflaska, uppvärmningsbart provrör eller annan lufttät behållare. Uppsamling sker vanligtvis ovan vatten i en måttbägare. CO₂ gas är tätare än luft, så du kan fånga upp den med hjälp av "down delivery" eller en spruta.

2. Blanda kalciumkarbonat med saltsyra (HCl). Det enklaste sättet att fånga upp koldioxid är genom att reagera kalciumkarbonat (eller kalkflis) med saltsyra. Häll först 20 ml HCl i en Erlenmeyer-kolv. Tillsätt en sked kalciumkarbonat (eller kalkstensflis) till HCL. När reaktionen startar, täck Erlenmeyer-kolven med en kork och ett rör: du samlar upp gasen genom röret och in i ett omvänt provrör (som är nedsänkt i en skål med vatten). Om vattennivån i provröret ändras samlas gasen upp.

Du kan fortsätta att samla upp gasen så länge reaktionen sker.

För klassrumsdemonstrationer behöver du bara en liten mängd saltsyra, som späds ut till 1 M -- en koncentration på 2 M fungerar bäst, men måste användas med extra försiktighet eftersom det är en stark syra. Ekvationen är: CaCO₃(s) + 2HCl(aq) ==> CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g).

Var mycket försiktig när du arbetar med saltsyra – använd handskar, labbrock och skyddsglasögon och låt inte syran komma i kontakt med din hud! Det är bäst att utföra denna reaktion endast inom en laboratoriemiljö.

3. Stäng provröret med en kork (`proppen`). För säkerhets skull, lägg provröret i ett ställ tills du ska utföra testet. "Bung" är i huvudsak en liten kork eller lock som gör att du kan rikta innehållet i provröret någon annanstans via ett anslutet rör. Det är viktigt att minska CO₂ stäng av gasen i behållaren. Om du lämnar den öppen kommer gasen att blandas med luften och ditt test blir mycket mindre effektivt.

Metod 2 av 3: Kör gasen genom kalkvatten

1. För gasen genom kalkvattnet. Det mest effektiva sättet att testa för CO₂ är genom att föra gasen genom "kalkvatten" (en utspädd lösning av kalciumhydroxid (släckt kalk)). När du bubblar koldioxid genom lösningen bildar den en fast fällning av kalciumkarbonat och kalksten. Kalciumkarbonat är olösligt i vatten. Så om det finns CO₂ som finns i provet kommer kalkvattnet att bli mjölkaktigt grumligt.

Kalkvatten kallas också "white wash" eller "milk of lime". När du ser dessa termer vet du att du har att göra med kalkvatten.

2. Gör en limelösning. Processen är enkel: späd ut kalciumhydroxid med vatten. Kalciumhydroxid (Ca(OH))₂) är ett färglöst vitt pulver som du kan köpa på de flesta apotek. Rent kalkvatten, när det blandats, är klart och färglöst, med en lätt jordig lukt och den bittra, alkaliska smaken av kalciumhydroxid, eftersom dess pH-värde är 12,3. Följ dessa steg för att göra ditt eget kalkvatten:

Häll 1 tsk kalciumhydroxid i en ren 4 liters eller mindre glasflaska. Kalkvatten är en mättad lösning, vilket betyder att det kommer att finnas en extra kemikalie som inte löser sig. En tesked kommer att resultera i en helt mättad lösning oavsett om du tar en 4 liters flaska eller en mindre.

Fyll flaskan med destillerat vatten. Det är bäst att använda destillerat vatten för detta experiment eftersom det ger dig en renare lösning.

Stäng flaskan med ett lock. Skaka lösningen kraftigt i 1-2 minuter och låt den sedan stå i 24 timmar.

Häll den renade lösningen från toppen av burken genom ett rent kaffefilter eller filterpapper. Var noga med att inte röra om sedimentet. Om det behövs, upprepa denna filtrering tills du får en klar kalklösning. Förvara detta i en ren burk eller flaska.

3. För gasen genom kalkvattnet. Fyll ett provrör till hälften med limevatten – koka sedan upp det. Använd ett rör för att mäta innehållet i CO₂ provrör direkt i det kokande kalkvattnet. Du kan använda ett flexibelt rör eller ett (metall) sugrör som rör, om det inte finns något bättre runt omkring. Låt den uppsamlade gasen "bubbla" genom vätskan och vänta på att reaktionen ska äga rum.

Om du inte vill koka det kan du också använda en gasspruta för att ta bort CO₂ direkt i det halvfyllda kalkvattenprovröret. Förslut provröret och skaka sedan kraftigt i 1-2 minuter. Om det finns koldioxid i provet bör lösningen bli grumlig.

4. Se upp för grumligt vatten. Om CO₂ närvarande kommer kalkvattnet att bli mjölkvitt från kalciumkarbonatpartiklarna, eftersom kalciumkarbonatlösningen är olöslig och kommer att fällas ut ur lösningen. Om kalkvattnet kokar och gasen matas direkt ut i kalkvattnet bör reaktionen starta omedelbart. Om inget händer efter ungefär en minut kan du säkert anta att det inte finns någon koldioxid i ditt prov.

5. Lär dig den kemiska reaktionen. Förstå exakt vad som händer för att upptäcka närvaron av CO₂ att indikera. Ekvationen för testet är: Ca(OH)₂ (aq) + CO₂ (g) ==> CaCO₃ (s) + H₂O (l). I klartext: flytande kalkvatten + gas (att CO₂ innehåller) reagerar med kalk (partiklarna) och vatten.

Om du har CO₂ genom kalkvattnet under en längre tid blir vattnet så småningom klart. Detta beror på en kemisk reaktion! Här är det här svaret:

CO₂ + va₂O ==> va₂CO₃ (koldioxid + vatten = koldioxid)

va₂CO₃ + CaCO₃ ==> Ca(HCO₃)₂(kolsyra + kalciumkarbonat = kalciumvätekarbonat)

Kalciumvätekarbonat är lösligt i vatten, vilket gör din lösning klar!

Metod 3 av 3: Testning med glödande träflis

1. Kontrollera om gasen släcker elden. Koldioxid i höga koncentrationer, släcker bränder. Allt du behöver göra är att hålla en liten tänd låga i ett provrör som du misstänker innehåller CO ₂ innehåller. Om gasen är närvarande ska lågan omedelbart släckas. Tändning (att skapa en låga) är reaktionen mellan syre och ett annat ämne; det är en snabb oxidation av den organiska föreningen och en minskning av syret. Branden slocknar eftersom syret ersätts av CO₂, som inte är en brännbar gas.

Observera att all syrefri gas också kommer att släcka en låga på detta sätt. Så detta är ett opålitligt test för koldioxid och kan leda till felaktig identifiering av gasen.

2. Samla upp gasen i ett omvänt provrör. Se till att provet är korrekt förvarat och förseglat innan du försöker testa för CO₂. Var någorlunda säker på att provröret inte innehåller några brandfarliga eller explosiva gaser - i så fall kan brand som test vara farlig, eller åtminstone mycket skrämmande.

3. Placera en liten låga i provröret. Använd en murslev eller en lång, tunn träremsa. En tändsticka eller tändare räcker också, men ju längre dina händer är från öppningen av provröret, desto säkrare blir ditt experiment. Om lågan slocknar omedelbart finns det troligen en hög koncentration av CO₂ finns i provröret.

4. Alternativt kan du också använda en gasspruta för att släcka ett ljus. Fyll en spruta med koldioxid. Använd sedan en droppe smält vax för att applicera ett kort ljus på ytan av ett mynt. Lägg sedan ljuset och myntet i en bred kopp och tänd ljuset. Sätt röret på sprutan och injicera CO₂ till botten av koppen. Om du trycker ut hela innehållet i sprutan inom en eller två sekunder, bör lågan slockna.