Poksahtava kaasu ja sinkin arvoitus: Tee oma vetykoe kotona!
Tervehdys, olen Ken Kuwako, tiedevalmentaja. Jokainen päivä on kokeilu.
Oletko koskaan kuullut maagisesta aineesta, puhtaasta kaasusta, joka palaessaan muuttuu vedeksi? Kyseessä on tietenkin vety! Tällä kertaa sukelletaan jännittävään kemian kokeeseen ja valmistetaan tätä tulevaisuuden energiaksikin kutsuttua vetyä aivan tavallisista aineksista. Lähdetäänkö mukaan?
Haasteena vetykoe!
Tässä kokeessa valmistamme vetyä sinkin ja suolahapon avulla. Edellisellä kerralla teimme jo kokeen hapen valmistamisesta, joten on mielenkiintoista vertailla näiden kahden kaasun ominaisuuksia.
Aloitetaan valmisteluista!
Vedyn valmistamiseen tarvitset seuraavat materiaalit ja välineet.
Materiaalit
• Sinkkiä (kukan muotoisia tai pieniä rakeita) 1 g • 10-prosenttista suolahappoa 7 ml
Välineet
• 2 koeputkea • Tulitikkuja • Hehkuva puutikku • Märkä rätti (turvallisuuden vuoksi!)
Vedyn kerääminen askel askeleelta
① Valmistetaan vetyä!
Kaada laimeaa suolahappoa koeputkeen ja lisää sinne kukanmuotoiset sinkkipalat. Mitä tapahtuu? Pieniä kuplia alkaa sihistä ja poreilla iloisesti! Juuri tämä kaasu on kokeemme päätähti, vety. Kemian maailmassa tämä reaktio kirjoitetaan seuraavasti:
Zn (Sinkki) + 2HCl (Suolahappo) ⟶ ZnCl₂ (Sinkkikloridi) + H₂ (Vety)
Kun sinkki liukenee suolahappoon, se muuttuu aineeksi nimeltä sinkkikloridi, ja samalla vapautuu vetyä.
Kerää syntynyt vety koeputkeen käyttämällä vesihaudemenetelmää. Talvella, kun kuplien muodostuminen voi olla hidasta, voit hieman lämmittää koeputkea lämpimässä vedessä reaktion vauhdittamiseksi.
② Kokeillaan tulella!
Vie palava tulitikku keräämäsi vedyn lähelle. (※ Ensimmäinen koeputkellinen saattaa sisältää ilmaa, joten käytä toista koeputkea!) Ja nyt, pieni arvoitus! Mitä luulet tapahtuvan, kun liekki koskettaa vetyä?
Oikea vastaus on… Kaasu syttyy palamaan pienellä ”POKS!”-äänellä!
Tämä on todiste siitä, että vety reagoi voimakkaasti ilman hapen kanssa ja muuttuu vedeksi (H₂O). Ääni syntyy, kun reaktion vapauttama energia laajentaa ympäröivää ilmaa salamannopeasti – se on kuin pienoiskokoinen räjähdys! Kun kokeilet tätä itse, huomaat, että ääni voi vaihdella olosuhteiden mukaan ja kuulostaa joskus ”suhahdukselta” tai ”viuhahdukselta”. Hauska havainto, eikö?
③ Vielä yksi koe!
Jos saat kerättyä vielä kolmannen koeputkellisen vetyä, lisää sinne kalkkivettä ja ravista. Happikokeessa kalkkivesi ei muuttunut, mutta miten käy nyt? …Todennäköisesti mitään ei tapahdu. Kalkkiveden samentuminen on hiilidioksidin ominaisuus, joten huomaat, että vety ja happi ovat erilaisia kaasuja.
Tiedettä syvällisemmin: Sinkin arvoitus
Käytimme tässä kokeessa ”kukanmuotoista sinkkiä”. On kiehtovaa, että sinkin muoto vaikuttaa merkittävästi siihen, kuinka nopeasti vetyä syntyy. Miten sama aine voi käyttäytyä niin eri tavoin?
Vihje on ”pinta-ala”!
Kuvittele, kumpi liukenee veteen nopeammin: sokeripala vai tomusokeri? Tomusokeri tietenkin! Tämä johtuu siitä, että tomusokerilla on paljon enemmän veden kanssa kosketuksissa olevaa pintaa (pinta-ala).
Sama periaate pätee sinkkiin. Monimutkaisen muotoisella kukkasinkillä on enemmän pinta-alaa, joka reagoi suolahapon kanssa, kuin sileällä sinkkirakeella. Siksi reaktio on voimakkaampi ja vetyä syntyy nopeammin. Tällaisten ”miksi”-kysymysten pohtiminen on tieteen suola! Kokeen jälkeen sinkin pinta on menettänyt kiiltonsa ja muuttunut tummaksi. Tämä johtuu siitä, että sinkki on liuennut tai sen pinnalle on muodostunut uutta ainetta. Jos haluat käyttää sinkin uudelleen, sen pinta täytyy hioa kirkkaaksi.
Vasen: Ennen koetta, Oikea: Kokeen jälkeen
Yhteenveto
Oppilaat oppivat välineiden käsittelyn nopeasti, ja jo seuraavalla tunnilla koe sujui kuin ammattilaisilta. Heidän kehityksensä näkeminen oli mahtavaa! Kun katsot maailmaa kemian silmin, voit tehdä uusia ja yllättäviä löytöjä arkipäivän ilmiöistä. Joten, mikä on sinun seuraava ”miksi”-kysymyksesi?
Yhteydenotot ja tiedustelut
Tee tieteestä osa elämääsi! Blogissani jaan hauskoja ja helppoja tiedekokeita, joita voit tehdä kotona, sekä vinkkejä ja selityksiä niiden takana olevaan tieteeseen. Tutustu ja kokeile!
・ Tiedeblogin sisällöstä on koottu kirja. Lisätietoja löydät täältä.
・ Lisätietoa minusta, Ken Kuwakosta, löydät täältä.
・ Erilaiset pyynnöt (kirjoitustyöt, luennot, tiedekerhot, TV-ohjelmien konsultointi ja esiintymiset) voit lähettää täältä.
・ Seuraa uusimpia päivityksiä X:ssä!
Tiedekanavallani julkaisen videoita kokeista!
