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.
