Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6/7, 1999 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.
Af Ole Bostrup
Der er forsøg, man aldrig bliver trætte af. Tag nu det følgende forsøg med en overmættet opløsning af natriumacetat. En trofast læser af Dansk Kemi har haft problemer og oplevet, at forsøget ikke var driftsikkert. En anden læser har stillet et relevant spørgsmål om varmen ved forsøget. Et forfatterteam har offentliggjort en elegant variant. Derfor tages sagen op på ny.
Opskrift på en overmættet opløsning
Et 2 L bægerglas fyldes trekvart med vand. Der opvarmes til kogning.
I en 500 mL konisk kolbe afvejes 175 g natriumacetat—vand (1/3) (NaC2H3O2×3H2O), og der tilsættes 50 mL vand. Kolbe med indhold opvarmes på vandbadet under lejlighedsvis omrysten til alt er opløst. Kolben lukkes med en løstsiddende prop og henstilles forsigtigt til frivillig afkøling i et par timer.
Personligt forbereder jeg altid flere kolber, det tager kun lidt længere tid, det er så ærgerligt, hvis der er indtrådt krystallisation under afkølingen.
Brug pæne nye kolber. Godt brugte kolber kan være ridsede indeni efter omgang med spatler. Ridserne kan virke som krystalkim, og så står man der med alle sine talenter og en krystalholdig kolbe.
Chanceryttere afkøler kolberne med koldt vand fra hanen. Det går som regel godt.
Demonstration A
Sæt en lille krystal NaC2H3O2×3H2O til den kolde opløsning. Omgående udskilles der natriumacetat—vand (1/3) som fine nåle. Meget spektakulært. Kolbens indhold bliver tilsyneladende helt fast. Samtidigt bliver kolben så varm, at man kan brænde sig på den.
Demonstration B
Tag en ren masonitplade. Anbring en lille krystal NaC2H3O2×3H2O på pladen og hæld forsigtigt kold opløsning på. Der dannes omgående et lille bjerg af det faste salt. Fænomenet har lighed med dannelsen af stalagmitter i drypstenshuler.
Afhængigt af temperament og kunstneriske tilbøjeligheder kan man skabe høje stalagmitter, bjergkæder og mønstre af det hvide stof på den mørke plade.
Pris
Kolben fra demonstration lukkes efter forsøget med en prop og henstilles til brug en anden god gang. Det faste hvide stof med inkluderet vand skrabes kvantitativt over i en vejet kolbe. Derefter vejes igen, og der suppleres med vand til vægten atter er 225 g – der fordamper vand ved demonstration B. Kolben lukkes med prop og genbruges.
De flotte og lærerige forsøg bliver således også billige.
Nogle spørgsmål
Kolben med demonstration A blev lukket med en prop og henstillet til afkøling. Det tilførte arbejde var derfor under afkølingen A = 0. Under afkølingen afgav systemet bestående af kolbe med indhold varme til omgivelserne den tilførte varme derfor negativ Q < 0. Derfor er tilvæksten i indre energi under afkølingen DE = Q + A < 0.
Under udkrystalliseringen er det tilførte arbejde fortsat A = 0. Den tilførte varme er pga. det korte tidsforløb Q » 0. Tilvæksten i indre energi derfor DE = Q + A » 0. Men hvor kom så temperaturstigingen fra? Er der noget i vejen med termodynamikkens 1. hovedsætning?
Det bliver bestemt ikke bedre af at tænke på, at systemets temperatur vokser under krystalliseringen DT > 0. Tager man dette i beragtning, afgives der varme til omgivelserne under krystallisationen og dermed Q < 0. Hvad er varme?
En kvalificeret drøftelse af de rejste spørgsmål er bedre end løsning af mange standardopgaver.
Litteratur
GILBERT, G.L. MFL. 1983, »Thermochemistry« i SHAKHASHIRI, B.Z. (red.) Chemical demonstrations. A handbook for teachers of chemistry 1: 27-30.
