Laboration: Termisk sönderdelning av natriumvätekarbonat

,

 Laboration: Termisk sönderdelning av natriumvätekarbonat

 

Teori:

Natriumvätekarbonat (NaHCO3(s)) som också kallas natriumbikarbonat eller bikarbonat är ett fast salt som består av flera olika ämnen. I ren form är det ett vitt pulver med låg löslighet i vatten. Saltet är ofarligt och används i matlagning. Natriumvätekarbonat sönderdelas vid uppvärmning och vid kontakt med syror under avgivande av koldioxid och vatten. Detta används praktiskt i bland annat pulversläckare, en typ av brandsläckare som innehåller pulver som släckmedel enligt Wikipedia.

När ett ämne sönderdelas så kan det bildas ett nytt ämne eller så delas grundämnena var för sig, som NaCl till exempel om den sönderdelas så blir det Na+ för sig och Cl- för sig. Om man vet något om ämnets kemi som sönderdelas så kan man veta vilken reaktion som kommer att ske efter sönderdelningen, men om man inte vet något om dess kemi så måste man genom beräkningar räkna ut vilken reaktion som kommer att ske.

En del av kemiska reaktionen kräver tillförsel av energi för att bindningen mellan atomer eller joner ska brytas ner och sedan uppstår ny bindning, det kallas endoterm reaktion. Vid endoterm reaktion upptas värme. För att bindning mellan saltet ska brytas ner eller att skilja åt jonerna som har attraherar med varandra krävs det tillförsel energi eller så kallad aktiveringsenergi, källa boken syntes kemi 1 av Anders Henriksson (kap 8)

Dessa formler använde jag under laborationens gång:

n = m/M

m = M*n

M = m/n

Där ”n” är substansmängd (n är en grundstorhet, som anger ett antal av mer eller mindre reella partiklar eller kroppar), ”m” är massa och M är Molmassa (ett ämnes molmassa är vikten av ett mol av ämne). 

Möjliga reaktionsformler vid upphettning kunde vara följande:

1. NaHCO3(s) ---/---> Na(s) + H2O(g) + O(g) + CO2(g)

                2NaHCO3(s) ------> 2Na(s) + H2O(g) + O(g) + 2CO2(g)

1. NaHCO3(s) ---/---> Na2O(s) + H2O(g) + CO2(g)
   2NaHCO3(s) ------> Na2O(s) + H2O(g) + CO2(g)
2. NaHCO3(s) ---/---> Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
   2NaHCO3(s) ------> Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
3. NaHCO3(s) ---/---> Na2O(s) + H + O(g) + CO(g)
   2NaHCO3(s) ------> Na2O(s) + 2H(g) + 3O(g) + 2CO(g)
4. NaHCO3(s) --------> NaHO(s) + CO2(g)
5. NaHCO3(s) ---/---> Na(s) + C(s) + O(g) + H(g)
   NaHCO3(s) ------> Na(s) + C(S) + 3O(g) + H(g)

 

 

 

Syfte:

Syftet med denna laboration är att ta reda på vad händer vid upphettning av natriumvätekarbonat (NaHCO3).

Frågeställning:

Vad blir det när saltet Natriumvätekarbonat (NaHCO3) upphettas?

Material

• Bägare (250 ml)
• Våg
• Spisplatta
• Grytlapp eller dylikt
• Sked

Kemikalier

20g natriumvätekarbonat (NaHCO3)

Riskbedömning

Kemikalier	Signalord	Risker med kemikalier	Hur kav man försvara?
Natriumvätekarbonat(s)	Ofarligt	-----	------
Natriumoxid (s)	Ofarligt	Produkten utvecklar koldioxid vid kontakt med syror	Vid ögon kontakt håll ögonlocken brett isär och rulla med ögonen. Skölj med rikliga mängder tempererat 20°C - 30°C vatten i minst 10 min.
Natriumkarbonat(s)	Varning	Orsakar allvarlig ögonirritation.	Vid kontakt med ögonen: Skölj försiktigt med vatten i flera minuter. Ta ur eventuella kontaktlinser om det går lätt. Fortsätt att skölja.
Natriumhydroxid(s)	Frätande	Vid kontakt med metaller bildas vätgas. Vätgas kan bilda explosiv blandning med luft. Risk för bestående synskada och blindhet även vid stänk av utspädda lösningar.	Ge aldrig något att äta eller dricka till en medvetslös person. Placera medvetslös person i stabilt sidoläge. Kontakta läkare omedelbart. Vid ögon kontakt Skölj med vatten 15-30 minuter. Håll ögonen vidöppna. Avlägsna eventuella kontaktlinser. Åk snarast till sjukhus/ögonläkare. Viktigt! Skölj även under transporten till sjukhus (ögonläkare).

 

Bägaren blir värmd när saltet upphettas, så är det jätte viktigt att vara försiktigt och använda grytlapp eller dylikt vid undersökningen.

Metod

• Väg först själva bägaren och skriv upp det.
• Ställ förvägda bägaren på vågen och häll 10g av saltet NaHCO3 i bägaren, dvs. bägaren plus 10g av saltet.
• Ställ bägaren med saltet innehållet på brännande spisplattan.
• Efter 5 minuter väg bägaren med saltet.
• Efter 2-3 ytterligare minuter väg igen saltet och då kan du se en minskning av massan av saltet.
• Genomförande arbete slutades när vågen visade sig samma värde av massan i flera gånger. 
• Sedan kan du beräkna massan av det kvarstår saltet.

Resultat:

Bägarens vikt = 110g

Bägaren plus salt = 120g

Saltets massa = 10g

 

Första vägning efter upphettning= 8g (saltet som kvar efter 5 minuter).

Andra vägning= 6,0g

Tredje vägning= 6,0g

Massa som hade blivit gas= 4,0g

Massan av saltet som fanns kvar= 6,0g

 

Vi har massan av saltet NaHCO3 = 10 och vi kan hitta molmassa av varje ämne genom att läsa på Periodiska Systemet. Så kan vi beräkna massan av saltet som vi förväntar oss.

 

Natriumvätekarbonat 2NaHCO3

m= 10g

M= 23+1+12+(16x3)=84g/mol

n= m/M = 10/84= 0,12mol

 

1. 2NaHCO3(s) ------> 2Na(s) + H2O(g) + O(g) + 2CO2(g)
   Mollföhållande = 1:1 n(NaHCO3(s)) = n(Na(s)) = 0,12mol
   m(Na+) = 23g/mol*0,12mol = 2,76g ungefär 3g
    
2. 2NaHCO3(s) ------> Na2O(s) + H2O(g) + 2CO2(g)
   Mollförhållande = 2:1 n(Na2O)*n(2NaHCO3) = 0,5*0,12 = 0,06mol
   M(Na2O) = (23*2) + 16 = 62g/mol
   m(Na2O) = 0,06mol*62g/mol = 3,72g ungefär 4g
    
3. 2NaHCO3(s) ------> Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
   Mollförhållande = 2:1 n(Na2CO3) = 0,5*0,12 = 0,06mol
   M(na2CO3) = (23*2)+12+(16*3) = 106g/mol
   m(Na2CO3) = 106g/mol*0,06mol = 6,36 ungefär 6g
    
4. 2NaHCO3(s) ------> Na2O(s) + 2H(g) + 3O(g) + 2CO(g)
   Mollförhållande = 2:1 alltså 0,06mol
   M(Na2O) = (23*2)+16 = 62g/mol
   m(Na2O) 0,06mol*62g/mol = 3,72 ungefär 4g
    
5. NaHCO3(s) ------> NaOH(s) + CO2(g)
   Mollförhållande = 1:1 alltså = 0,12
   M(NaHO) = 23+16+1,01 = 40,01g/mol
   m(NaOH) = 0,12mol*40,01g/mol = 4,8g ungefär 5g
    
6. NaHCO3(s) -----> Na(s) + C(g) +3O(g) + H(g)
   Mollförhållande = 1:1 alltså 0,12mol
   M(Na) = 23g/mol
   m(Na) = 23g/mol*0,12mol = 2,76g ungefär 3g
    
    

Här kan vi tydligt se att Na2CO3 är vad som bildas när man upphettar 2NaHCO3. Den korrekta reaktionen som bildas efter upphettning är C) alltså 2NaHCO3(s) -------> Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g).

Diskussion

Resultatet kom överens med den teorin som jag har. Det vill jag säga att vid uppvärmning sönderdelas det: 2NaHCO3(s) ----> Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g). Vid reaktionen bildas gasformig koldioxid och vatten som kan används både i bakpulver och pulversläckare.

Reaktionen är endoterm det vill säga att det kräver tillförsel av energi. Det är värmen som underlätter att saltets jon bindningen ska sönder delas.

Vissa ämnen av saltet gick snabbt ut i luften och andra stannade kvar och bildades ett nytt salt tillsammans eftersom jonbindningen mellan saltet natriumvätekarbonat består av flera olika ämnen som har olika kokpunkt och smältpunkt. Saltet natriumkarbonat har mycket högre både kokpunkt och smältpunkt än vatten och därför kvar det i bägaren medan vatten och koldioxid gick i gas form.

Koldioxid och vatten som skapades genom denna upphettning av natriumvätekarbonat vilket jag inte kan se med ögon. Därför kunde jag bara skilja på de sex alternativen på reaktionsformler genom att räkna på dem. Det ämnet som skulle finnas kvar oavsett vilket ämne som skulle bildas av dessa sex alternativ visar samma färg vid upphettning som natriumvätekarbonatet visade mig från början, vitt pulver. De andra ämnena som blir till gasform kan man inte se heller. Därför kom jag fram till min slutsats genom att räkna.

Natrium är positiv laddad och karbonat är negativ laddad och det är därför de har attrahera med varandra.

Källförteckning

Boken kemi 1 av Anders Henrikson (2011)

Jag använder boken under labben gång, den är den bok som jag använder under kursen gång också.

 

Wikipedia,

https://sv.wikipedia.org/wiki/Natriumv%C3%A4tekarbonat

Jag hittade mer information om saltet Natriumvätekarbonat på Wikipedia

 

Uppslagsverket,

http://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%c3%a5ng/natrium/f%c3%b6reningar

Jag hittade ytterligare information och fakta av saltet på Uppslagsverket/ Nationalencyklopedin, föreningar.

 

Google,

google.se

Jag använde google för att hitta säkerhetsblad av saltet NaHCO3, Na2O, NaHO och Na2CO.

 

 

 

 

Keven Debesay