Scienceshow/Vejledninger/Ånden i flasken

Formål

Vise en flot fontæne af damp der på mystisk vis sprøjter op ad en flaske når den åbnes.

Sikkerhed

Sikkerhedsklasse

• Farlig - Må ikke udføres af børn.

Påkrævet sikkerhedsudstyr

• Showfolk: Briller/kittel/gummihandsker
• Tilhørere: Sikkerhedsafstand

Sikkerhedsmomenter

• Pas på! at servietposen ikke falder ned i flasken, mens proppen stadig sidder på. Reaktionen danner en del gas (ilt og vanddamp) så trykket stiger kraftigt og der er risiko for at proppen kan springe af og kogende hydrogenperoxid-kaliumpermanganat-holdigt væske kan sprøjte ud i hovedet på folk i nærheden.
• Det er vigtigt ikke at komme for meget hydrogenperoxid i flasken og heller ikke for meget kaliumpermanganat, for hvis reaktionen bliver for kraftig kan flasken sprøjte ukontrolleret. Væsken sprøjter fordi den koger over, så den er varm og sviner slemt – det er næsten umuligt at fjerne brunstens-belægninger på bord, tøj mm.
• Flasken bliver altid varm under reaktionen, så man skal passe på ikke at brænde fingrene.
• Man skal bruge gummihandsker når man hælder hydrogenperoxid op. 35 % hydrogenperoxid er stærkt ætsende og særdeles ubehageligt at få på fingrene. Det er kaliumpermanganat også, men da det er på fast form, er det noget lettere at kontrollere. Ved kontakt med hydrogenperoxid og kaliumpermanganat bliver huden henholdsvis helt hvid og brun, hvilket er en god indikator for at man bør være mere forsigtig i fremtiden!!!
• Børn må ikke udføre forsøget.
• Brunsten på kolbe og lignende syrefaste materialer kan fjernes med saltsyre (HCl), husk dog på at dette er stærkt ætsende og kun må foregå i stinkskab, da der dannes chlorgas (meget giftig):

4 H⁺ (aq) + MnO₂ (s) + 2 Cl^- (aq) → Mn²⁺ (aq)+ Cl₂ (g) + 2 H₂O (l)

• En anden metode, hvormed der ikke udvikles giftige gasser, er ved brug af svovlsyre (H₂SO₄) og sulfit (f.eks. Na₂SO₃). Istedet for chlor dannes sulfat-ioner, man skal dog ligesom med saltsyre passe på ikke at få kemikalierne på fingrene (det skal man jo altid).

For en god ordens skyld er reaktionen:

MnO₂ (s) + SO₃^2- (aq) + 2 H⁺ (aq) → Mn²⁺ (aq) + SO₄^2- (aq) + H₂O (l)

• Man skulle efter sigende også kunne fjerne MnO₂ med en opløsning af oxalsyre i lunt vand. Denne metode er rimelig harmløs.

Kemikaliedeklaration

1. 35 % hydrogenperoxid (H₂O₂): Farveløs væske. Stærkt ætsende – kraftigt reduktionsmiddel. Ødelægger hudceller momentant. Ved hudkontakt, skyl straks med rigeligt vand. Ingen langtidseffekt kendt. Ved reaktion dannes vand og ilt.
2. Kaliumpermanganat (KMnO₄): Violet pulver. Kraftigt oxidationsmiddel. Brandnærende. Giftig ved indtagelse; indtagelse af 10 gram kan være dødeligt. Kaliumpermanganat er giftigt for vandlevende organismer. Undgå at få kaliumpermanganat på huden.
3. Evt. Saltsyre (HCl) eller svovlsyre (H₂SO₄) til rengøring: Stærk syre, risiko for alvorlige ætsninger. Undgå indånding og kontakt med huden. Rengøringen foretages i stinkskab (især mht. saltsyre)!

Affaldshåndtering

Alle væsker samles op i transportabel affaldsbeholder og afleveres som kemikalieaffald. Alternativt kan flydende affald indeholdende kaliumpermanganat blandes med oxalsyre til farveløs opløsning. Dette kan nu hældes ud i håndvasken og der skylles efter med rigeligt vand.

Materialer

• En tom flaske Gammel Dansk - eller anden mørk flaske af samme størrelse - med korkprop
• Et lille, tyndt stykke serviet, ca. 2x2 cm
• 1 konisk kolbe 500 ml
• Ca. ½ dl 35% hydrogenperoxid (H₂O₂, brintoverilte)
• Ca. ½ dl vand
• Ca. ½ teske kaliumpermanganat (KMnO₄)

Fremgangsmåde

Som forberedelse inden showet starter og inden publikum kommer til:

1. Vand og hydrogenperoxid kommes i flasken, og flaskehalsen tørres af indvendig (så godt man nu kan komme til det).
2. Kaliumpermanganat kommes i servietstykket som samles til en lille pose. Servietposen klemmes forsigtigt fast imellem proppen og flasken, inde i flasken på den side, der vender væk fra publikum.
3. Når forsøget skal vises lirker man forsigtigt proppen op af flasken, så servietposen falder ned og kemikalierne blandes.

Ud af flasken kommer en flot røgsky – ånden kommer op af flasken. (The Spirit of Science! eller Naturvidenskabens ånd).

Forklaring

Kaliumpermanganat og hydrogenperoxid reagerer under dannelse af brunsten (MnO₂), ilt og vand. Reaktionen er exoterm, væsken bliver så varm, at den begynder at koge, og der kommer vanddamp og ilt op af flasken – det er ”ånden”.

Show noter

• Forsøget er en rigtig god show starter. Man laver forberedelsen inden showet og indleder med en historie om at naturvidenskabens ånd befinder sig nede i flasken og nu skal lokkes frem. I denne sammenhæng kan det (specielt hvis showet udføres for mindre børn) være effektfuldt at gnide på flasken samtidig med at proppen tages af – lidt ligesom når Aladdin hidkalder lampens ånd :o).
• Hvis man ikke er forsigtig kan flasken sprutte og sprøjte med kogende kemikalier og det er farligt, overraskende på den dårlige måde og det sviner. Derfor: sørg for sikkerhedsafstand, evt. sikkerhedsskærm og brug afdækningsplast til bordet.
• Den exoterme reaktion kan tydeligt mærkes på opvarmningen af væsken i flasken – lad evt. publikum røre ved flasken efterfølgende, hvis der ikke er sprøjtet væske ned af siden af flasken.
• Vær opmærksom på brugen af ordene hydrogenperoxid og brintoverilte. Brug dem ikke i flæng – vælg det ene ord – og hold dig til det resten af showet. Brinteroverilte er ofte det bedste, da også (kalium)permanganat hedder noget med per-. På den anden side er hydrogenperoxid, det moderne ”kemiske” navn, så ved show for gymnasieelever kan ” hydrogenperoxid” være at foretrække.
• Gentag evt. forsøget efter, det er blevet forklaret til publikum. Anden gang laves forsøget ved at der tilsættes (mens publikum kikker) hydrogenperoxid og vand til en 500 ml konisk kolbe og derefter hældes hurtigt ½ teskefuld kaliumpermanganat i. Denne gang har publikum tid til at ”nyde” forsøget 100 %.
• Brune pletter fra brunsten (MnO₂) kan fjernes fra syrebestandige overflader med oxalsyre opløst i vand (følg anvisningen på pakken eller anvend ca. 2 spsk. oxalsyre pr. liter vand).

Perspektivering

Hydrogenperoxid bliver ofte brugt som reduktionsmiddel. Dette både i den kemiske industri, i laboratoriet og i hjemmet, hvor man specielt bruger det til at desinficere sår med (f.eks. efter man har fået lavet en piercing eller et hul i øret) og til at afblege (oftest tøj) med. Ligeledes brugtes kaliumpermanganat tidligere i husholdningen til bakteriel desinficering af f.eks. akvarier og potteplanter, eller som badesalt. Man er nu holdt op med at sælge kaliumpermanganat til disse formål, da det er potentielt kræftfremkaldende og generelt usundt og man har nu fundet andre metoder. Kaliumpermanganat bliver stadig visse steder brugt til at desinficere drikkevand, på trods af at manganat indtaget i større mængder er usundt (det er dog bedre end ikke at drikke noget vand, eller drikke forurenet vand).

De essentielle formler

3 H₂O₂ (l) + 2 MnO₄^– (aq) → 3 O₂ (g) + 2 MnO₂ (s) + 2 OH^– (aq) + 2 H₂O (g)

2 H₂O₂ (l) → 2 H₂O (l) + O₂ (g)

Bemærk at det er samme reaktioner som ved Skumpølse og leverskumpølse.