Dwutlenek węgla w stałym stanie skupienia należy do grupy bardzo efektownych substancji w kategorii efektowne eksperymenty. Wolną chwilą postanowiłem zamówić niewielką porcję i pobawić się z synkiem. Suchy lód zamawiam w firmie OCS Dry Ice w formie granulatu o średnicy 16 mm, który wyglądem przypomina małe sopelki. Taka postać jest bardzo wygodna podczas eksperymentowania.
Na mojej stronie można znaleźć kilka opracowań z udziałem suchego lodu, np. pod tym linkiem. Poniżej pokażę jakie jeszcze ciekawe eksperymenty z tą naprawdę zimną substancją można wykonać.
Rys. 1 Wiktor przyśpiesza sublimację suchego lodu.
Rys. 2 Sublimacja suchego lodu w gorącej wodzie.
Sublimacja suchego lodu w gorącej wodzie jest sztandarowym eksperymentem, który wzbudza ogromne zainteresowanie zwłaszcza u dzieci, poza tym jest to na tyle bezpieczny eksperyment, że same mogą go wykonywać pod warunkiem odpowiedniego zabezpieczenia rąk przed niską temperaturą granulatu.
Na razie pozostanę przy wrzucaniu suchego lodu do gorącej wody, ale wprowadzę trochę nauki. Zobaczymy czy oprócz czysto fizycznego zjawiska jakim jest wspomniana sublimacja doszukamy się czegoś jeszcze innego ?.
Rys. 3 Gorąca woda z dodatkiem wskaźnika - błękitu bromotymolowego.
Do gorącej wody w kolbie, do której wprowadzę suchy lud dodałem trochę wskaźnika, czyli substancji, która zmienia swój kolor w zależności od ph roztworu. W ten sposób sprawdzimy czy sublimujący dwutlenek węgla nie rozpuszcza się w wodzie.
Rys. 4 Zmiana koloru wskaźnika w trakcie sublimacji.
Rys. 5 Zmiana koloru wskaźnika w trakcie sublimacji.
Błękit bromotymolowym jest organiczną substancją która w wodnym środowisku obojętnym przybiera barwę zieloną, w zasadowym jest błękitny a w kwaśnym zielony. Z obserwacji zmiany koloru po dodaniu suchego lodu możemy śmiało stwierdzić że roztwór uległ zakwaszeniu.
Rys. 6 Zmiana koloru wskaźnika w trakcie sublimacji.
Dlaczego tak się stało ? nie cały dwutlenek węgla ulatuje z kolby, jego część rozpuszcza się w wodzie tworząc bardzo słaby kwas węglowy. To właśnie kwas węglowy jest odpowiedzialny za kwaśny smak wody mineralnej, czyli roztworu dwutlenku węgla w wodzie.
Można by teraz zaczekać aż cały kwas węglowy rozpadnie się z wydzieleniem dwutlenku węgla i żółty kolor zniknie, ja jednak nie miałem zbyt wiele czasu więc postanowiłem kwas węglowy zobojętnić poprzez dodanie odrobiny wodorotlenku potasu.
Rys. 7 Zobojętnienie kwasu węglowego wodorotlenkiem potasu.
Po dodaniu wodorotlenku potasu zaszła reakcja z kwasem węglowym, powstał obojętny węglan potasu i woda a wskaźnik znów zrobił się zielony.
Rys. 8 Ponowna produkcja kwasu węglowego.
Rys. 9 Ponowna produkcja kwasu węglowego.
Teraz znów można wrzucić kilka granulek suchego lodu by znów obserwować zmianę barwy. Na zdjęciach nie uchwyciłem sytuacji, w której dodałem za dużo wodorotlenku potasu tak by roztwór był zasadowy, wtedy będziemy mieli błękitną barwę roztworu. Skoro jesteśmy już przy kwasie węglowym wykonany go jeszcze raz metodą ciśnieniową.
Rys. 10 Produkcja wody mineralnej metodą ciśnieniowego rozpuszczania CO2.
Ten eksperyment należy do niebezpiecznych i podczas jego wykonywania należy szczególnie uważać by nie przekroczyć zbyt wysokiego ciśnienia, które mogło by spowodować eksplozję butelki. !!!
Potrzebna będzie czysta butelka PET do której należy wlać przegotowanej zimnej wody tak by wypełniła butelkę w ok 1/4 objętości. Następnie należy wrzucić kilka granulek suchego lodu i zakręcić butelkę. Sublimujący dwutlenek węgla będzie zwiększał ciśnienie wewnątrz butelki a im większe ciśnienie i im niższa temperatura wody tym więcej się go rozpuści. Musimy bezwzględnie ściskać butelkę i kontrolować w ten sposób ciśnienie, gdy już nie będziemy mogli jej zdeformować palcem należy upuścić trochę CO2 odkręcając lekko korek.
Rys. 11 Wydzielanie pęcherzyków CO2 z roztworu.
Gdy cały suchy lód zniknie możemy spróbować smaku naszej wody, okaże się, że otrzymaliśmy mocno gazowaną wodę (nie mineralną). Gdy nią wstrząśniemy zacznie wydzielać się dwutlenek węgla w postaci dziesiątków malutkich pęcherzyków. Proszę tylko bezwzględnie pamiętać o kontrolowaniu ciśnienia !!! w przeciwnym wypadku efektowny eksperyment zmieni się w wielki i niebezpieczny wybuch. Nie wolno też wlewać więcej wody niż ćwierć objętości butelki. Woda jest mało ściśliwa i im więcej jej wlejemy, tym szybciej ciśnienie wzrośnie i spowoduje wybuch.
Dwutlenek węgla, zarówno jako gaz jak i ciało stałe stosowany jest jako świetny czynnik gaśniczy, kolejny eksperyment związany jest właśnie z gaszeniem.
Rys. 12 Gaszenie świeczki z opóźnieniem.
Do zlewki lub zwykłego słoika wstawiamy zapaloną świeczkę, tak by palący się knot znajdował się w górnej jego części prawie przy wieczku, możemy ją postawić np. na małym kieliszku.
Rys. 13 Gaszenie świeczki z opóźnieniem.
Obok kieliszka wkładamy małą granulkę suchego lodu i obserwujemy co się będzie działo.
Rys. 14 Gaszenie świeczki z opóźnieniem.
Na początku świeczka pali się normalnie, lecz po jakimś czasie stopniowo zaczyna przygasać. Musimy zadbać by nikt się obok nie poruszał i by nie było żadnego wiatru tak by nic nie poruszało płomieniem.
Rys. 15 Gaszenie świeczki z opóźnieniem.
Dlaczego świeczka sama gaśnie dopiero po pewnym czasie ? Dwutlenek węgla jest cięższy od powietrza i stopniowo wypełnia słoik od dołu wypierając tlen. Gdy jego poziom dociera do płonącego knota odcina dopływ tlenu i knot gaśnie.
Ale czy dwutlenek węgla w każdym przypadku będzie dobrym środkiem gaśniczym ? Sprawdzimy to wrzucając do kolby kulistej granulki suchego lodu i czekamy chwilę aż gaz wypełni kolbę. Następnie na łyżeczce do spalań wprowadzamy zapalony magnez.
Rys. 16 Zapalanie magnezu na łyżeczce do spalań i kolba z CO2.
Rys. 17 Reakcja magnezu z dwutlenkiem węgla.
Okazuje się, że płonący magnez wprowadzony do kolby wypełnionej dwutlenkiem węgla nie tylko nie zgasł ale wręcz rozpalił się jeszcze bardziej.
Rys. 18 Reakcja magnezu z dwutlenkiem węgla.
W tym przypadku płonący magnez wchodzi w reakcję z dwutlenkiem węgla powstaje tlenek magnezu i czysty węgiel, ten eksperyment trochę inaczej wykonałem na tej stronie.
Do następnego eksperymentu będziemy potrzebować małej, plastikowej miski z gładkim zakończeniem, wąski pasek materiału np. ze starego prześcieradła oraz mały pojemnik z rozcieńczonym detergentem.
Rys. 19 Granulki suchego lodu w misce z ciepłą wodą.
Do miski wlewamy ciepłą wodę i wrzucamy granulki. Teraz wcześniej przygotowaną wstążkę namaczamy w detergencie i przeciągamy po wierzchu miednicy tak by powstała błona.
Rys. 20 Narodziny wielkiej bańki mydlanej "z dymkiem".
Gdy powstanie błona na misce będzie nadmuchiwana dwutlenkiem węgla i stopniowo będzie się powiększać. Ważne jest by miska myła w miejscu "umocowania" bańki idealnie gładka. W przeciwnym razie będzie po prostu szybko pękać.
Rys. 21 Rosnąca bańka mydlana.
Rys. 22 Rosnąca bańka mydlana.
Bańka jak widać może urosnąć do całkiem sporych rozmiarów, trzeba też uważać na temperaturę wody, jeśli będzie zbyt gorąca to bańka będzie pękać także ze względu na zbyt dużą szybkość wydzielania gazu a oprócz tego mogą ją niszczyć kropelki wody która zbyt silnie bulgocze.
Rys. 23 Pęknięcie bańki.
Rys. 24 Rosnąca bańka mydlana.
Rys. 25 Zdmuchnięta bańka.
Rys. 26 Kolejne zdjęcie pęknięcia bańki.
Rys. 27 Wiktorek i zabawa z suchym lodem.
Mój trzy letni synek wręcz uwielbia ten eksperyment, nawet nie jestem w stanie policzyć ile razy musiałem tą bańkę wykonać. Jej przebijanie dla takiego brzdąca to przednia zabawa.
Kolejny eksperyment to znów dmuchanie baniek mydlanych "dymkiem", ale trochę inaczej.
Rys. 28 Maszynka do robienia dymiących baniek mydlanych.
Do tej zabawy potrzebna jest kolba ssawkowa do której wlewamy gorącą wodę i wrzucamy granulki suchego lodu. Do króćca bocznego przyłączamy gruby wąż na którego końcu montujemy rurkę z przyklejonym oczkiem np. z maszynki do produkcji baniek. Taki mały żebrowany krążek.
Rys. 29 Maszynka do robienia dymiących baniek mydlanych.
Obsługa takiej maszynki wygląda następująco - najpierw przy otwartym górnym wylocie namaczamy końcówkę węża w detergencie a następnie zamykamy wylot dłonią. Wtedy cały "dym" kierowany jest do króćca i pompuje bańkę.
Rys. 30 Maszynka do robienia dymiących baniek mydlanych.
Dwa ostatnie eksperymenty są wyjątkowo proste a zarazem efektowne zwłaszcza dla najmłodszych i również przez nich mogą być wykonywane. Pierwszy z eksperymentów to samonadmuchujące się baloniki.
Rys 31 Samonadmuchujące się balony.
Drugi z eksperymentów to gazowe działko. Potrzebne nam będzie plastikowe opakowanie po tabletkach musujących. Ważne by korek był wciskany a nie zakręcany. Gdy do takiego pojemnika wrzucimy kilka granulek suchego lodu i zakorkujemy po kilku chwilach uzyskamy efektowny wystrzał, który zaprezentuję na filmiku poniżej.
