Kuin jalokivet ilmestyisivät! Paljasta lämpötilan salaisuus kaliumitraatin ja suolan uudelleenkiteytyksen avulla!
Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Joka päivä on koe!
Tuleeko sinun arjessasi ajateltua ”kiteitä”? Todellisuudessa kiteitä on kaikkialla ympärillämme. Esimerkiksi talviaamun kuura ikkunalasissa, lumihiutaleet sekä ruokapöydän suola- ja sokerikiteet ovat pieniä kiderakenteita. Moni ei kuitenkaan ole pysähtynyt miettimään, kuinka ne oikeastaan syntyvät.
Tällä kertaa esittelyssä oleva ”uudelleenkiteytys”-koe on yläkoulun kemian aluetta. Se on jännittävä tapa luoda itse kiteitä, joita emme arjessamme juuri huomaa. Opettelemme erityisesti erottamaan kiteitä kaliumnitraatista ja natriumkloridista. Tämän kokeen avulla voit kokea liukoisuuden ja lämpötilan vaikutukset konkreettisesti ja syventää ymmärrystäsi aineiden ominaisuuksista. Katsotaanpa heti, miten se tehdään!
Kokeen suoritus
⓪ Esivalmistelut
Valmistele koeputkiin 3 g ruokasuolaa (punainen) ja 3 g kaliumnitraattia (sininen) apteekkarin paperiin. Kokeen suorittaminen nopeutuu, kun suola ja kaliumnitraatti on punnittu etukäteen valmiiksi esimerkiksi apteekkarin paperiin. Pyysin laboranttia tekemään tämän etukäteen valmiiksi. Siihen kului noin 30 minuuttia.
① Liuottaminen koeputkissa
Laita kumpaakin ainetta, siis molempia 3 g, erillisiin koeputkiin, lisää 5 mL vettä ja sekoita hyvin ravistellen samalla kun upotat koeputken kuumaa vettä sisältävään dekantterilasiin. (Annoin ohjeeksi käyttää sinistä etikettiä kaliumnitraatille ja punaista natriumkloridille.) Kannattaa huomioida, että kaikki oppilaat eivät osaa ottaa pipetillä tarkasti 5 ml. Tässä vaiheessa on syytä antaa etukäteen ohjeistusta pipetin käytöstä.
Kaliumnitraatti liukenee kokonaan.
Jotkin ryhmät, joilla ei ollut paras työtapa, eivät saaneet kaikkea liukenemaan, koska kuuma vesi ehti jäähtyä. Jouduimme lisäämään kiehuvaa vettä uudelleen, mutta tämä koe vie helposti koko 50 minuutin tunnin, joten on oltava tarkkana. Jos kaikki ei liukene vähään aikaan, siirrä liuos (liuennut osa) noin 2 mL toiseen koeputkeen (vihreällä merkitty koeputki).
② Liuoksen jäähdytys ja havainnointi.
Kun sininen liukenee kokonaan, vaikka punaisessa olisikin liukenemattomia jäämiä, laita molemmat koeputket vesihauteeseen dekantterilasissa jäähtymään. Ja mitä tapahtuu… kaliumnitraatista (liuenneesta aineesta) alkaa muodostua kiteitä! Kun kiteet ilmestyvät, aseta koeputki telineeseen ja havainnoi niiden ulkonäköä. Näkyvissä on kauniita neulamaisia kiteitä.
Kaliumnitraatin kiteiden ulkonäkö
Natriumkloridia ei ilmesty.
③ Suodatus ja havainnointi mikroskoopilla.
Suodata kaliumnitraatti suodatinpaperin läpi erottaaksesi kiinteän aineen. Voisimme havainnoida heti, mutta koska haluamme nähdä myös ruokasuolan kiteet, jätämme sen odottamaan ja jaamme natriumkloridiliuoksen kahteen osaan: toinen jätetään haihtumaan luonnollisesti ja toinen kiehutetaan veden poistamiseksi. Aloitetaan kiehuttamalla.
Tässä on tapa, jossa vesi poistetaan keittämällä.
On varottava, ettei suola roisku kuumentaessa. Käytä ehdottomasti suojalaseja. Lopulta tulos on tällainen.
Ota näyte spatelilla ja tarkastele suurennuslasilla tai mikroskoopilla. Mikroskoopilla tarkasteltuna ruokasuolan kiteitä näkyy tuskin lainkaan.
Havainnointi mikroskoopilla
Ota myös kaliumnitraatin kiteitä suodatinpaperista spatelilla ja tarkastele mikroskoopilla. Paljaalla silmälläkin voit havaita hämmästyttävän hienoja kiteitä. Se on yksinkertaisesti kaunista! Neulamaiset kiteet näkyvät selvästi.
Suurennettuna
Tarkastelu lasilevyllä mikroskoopin alla (kaliumnitraatti)
Ne näyttävät tältä. Lisäksi keräsimme luonnollisesti kuivuneen liuoksen ja tiputimme sitä lasilevyille.
Niitä tarkastelemme seuraavalla tunnilla.
④ Natriumkloridin kiteiden myöhempi havainnointi
Tarkastele kiteiden muotoa ja kuvioita huolellisesti. Tee niistä luonnos ja tallenna niiden kauneus. Natriumkloridin kiteet (neliömäinen rakenne näkyvissä).
Neliömäinen rakenne näkyy jopa paljaalla silmällä. Tarkastelimme niitä myös mikroskoopilla.
Suurennettuna…
Vastaavasti kaliumnitraatti kuivattiin ilmassa. Tässä tulos.
Uudelleenkiteytys on äärimmäisen jännittävä koe, jossa näkymätön liuenneena oleva aine ilmestyy uudelleen kiinteänä. Kun oppilas luo kiteitä omilla käsillään, tieteen ihmeet tuntuvat läheisiltä. Jos innostus herää kasvattaa kiteitä vieläkin suuremmiksi, on hauskaa antaa heidän kokeilla seuraavaksi kiteiden kasvatusmenetelmiä.
Muuten, tässä on erään entisen kouluni tiedekerhon oppilaiden tekemä kide.
Suosittelen tutustumaan myös ammoniumkloridin kiteiden ulkonäköön. Voit katsoa niitä täältä:
Yhteydenotto ja pyynnöt
Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi! Olen koonnut selkeät ohjeet hauskoista kotona tehtävistä tiedekokeista ja niiden nikseistä. Hae lisää tietoa!
・Tietoa ylläpitäjä Ken Kuwakosta täältä
・Erilaiset pyynnöt (kirjoitus, luennot, tiedekurssit, TV-konsultointi/esiintymiset jne.) täältä
・Artikkelipäivitykset julkaistaan X:ssä! Seuraa uusimmat tiedot.
