Minggu lalu saya menulis tentang bagaimana membangun "jembatan" lembaran logam sederhana, yang, dikombinasikan dengan ember es batu dan tabung zaitun, membuat palung pneumatik yang efektif untuk mengumpulkan sampel gas di atas air. Minggu ini saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana menggunakan alat ini untuk menghasilkan dan mengumpulkan oksigen murni, dan bagaimana menggunakan oksigen itu untuk mengamati nyala biru cemerlang dari oksidasi sulfur.
PERINGATAN
Sebagai aturan umum, minyak yang mudah terbakar seperti petroleum jelly tidak boleh terkena oksigen murni. Tidak ada bahaya yang berarti dalam percobaan ini, yang hanya melibatkan volume kecil oksigen pada tekanan atmosfer dalam wadah dengan tutup bebas, tetapi jika Anda bekerja dengan volume oksigen yang lebih besar, oksigen di bawah tekanan yang lebih tinggi (seperti dalam sebuah silinder), atau (paling tegas) oksigen cair, jangan gunakan minyak atau bahan mudah teroksidasi lainnya dalam membuat peralatan.
Alat:
Bahan:
Langkah 1: Oleskan petroleum jelly ke tepi tabung
Sebatang jeli petroleum di sekitar tepi toples, yang selanjutnya akan saya sebut sebagai "kolom," akan memastikan segel yang rapat pada tutup gelas setelah gas telah terkumpul.
Langkah 2: Siapkan sumbat
Masukkan panjang tabung kaca ke masing-masing lubang di penghenti karet dua lubang. Melumasi bagian luar potongan tabung dengan film petroleum jelly dapat membuat proses ini lebih mudah. Demi keamanan, pegangan tabung melalui handuk jika Anda harus mendorongnya dengan sangat keras. Kemudian potong dua panjang tabung vinil, satu sekitar tiga inci panjang dan satu sekitar 15 inci panjang, dan paskan di atas ujung bagian tabung kaca yang menonjol, seperti yang ditunjukkan. Tabung vinil pendek berfungsi sebagai katup yang dapat Anda buka atau tutup sesuai kebutuhan untuk mengontrol aliran gas dari tabung vinil yang lebih panjang.
Langkah 3: Isi kolom dengan air
Baki harus diisi dengan air hampir ke tepi. Pertama, rendam kolom di ujung bebas baki, miringkan cukup ke atas untuk mengisinya sepenuhnya dengan air dan lepaskan semua gelembung udara dari dalam.
Kedua, putar kolom di bawah air sehingga ujungnya terbuka ke bawah kemudian naikkan sampai ujung terbuka hanya terendam di bawah permukaan air.
Ketiga dan terakhir, pindahkan kolom di atas jembatan dan sekrupkan benang ke tempatnya di aperture jembatan. Kolom harus diisi penuh dengan air, tanpa gelembung udara.
Langkah 4: Siapkan reaksi penghasil oksigen
Pertama, tuangkan sekitar 150 mL hidrogen peroksida 3% ke dalam labu Erlenmeyer. Pengukuran yang tepat tidak penting.
Kedua, tambahkan sekitar 1/4 sdt mangan dioksida (sekitar setengah dari jumlah yang ditunjukkan dalam foto banyak). Sekali lagi, pengukuran yang tepat tidak penting, meskipun jika Anda berlebihan mangan dioksida reaksi bisa terlalu cepat dan mungkin mendidih. Reaksi akan segera dimulai, dan akan menghasilkan panas.
Masukkan stopper dua lubang, disiapkan seperti di atas, ke leher labu Erlenmeyer. Dapatkan segel yang baik, tetapi jangan terlalu keras menekannya.
Langkah 5: Isi kolom dengan oksigen
Biarkan reaksi berjalan selama beberapa detik untuk membersihkan gas atmosfer sisa dari ruang utama dalam tabung dan dari tabung, kemudian jepit tabung pendek dengan melipatnya di antara jari-jari Anda. Arahkan ujung terbuka dari panjang pipa yang lebih panjang ke dalam air di bawah kolom, sehingga gelembung naik ke volume kolom itu sendiri, menggeser air di dalamnya. Lanjutkan sampai gelembung tumpah di bagian bawah kolom. Lepaskan ujung pendek tubing dan sisihkan labu, sehingga reaksi menjadi selesai. Kelebihan oksigen dapat dengan aman dilepaskan ke atmosfer.
Langkah 6: Segel dan hapus kolom
Masukkan tutup kaca pelat ke dalam bak air dan posisikan pada tepi gelas yang terendam. Di sinilah petroleum jelly melakukan tugasnya, menyegel tepi toples dengan permukaan kaca.
Angkat kaca, jembatan, dan kolom dari air bersama-sama, miringkan untuk mengalirkan genangan air, dan kemudian balikkan dan pasang tegak di bangku. Anda sekarang memiliki botol oksigen murni.
Langkah 7: Konfirmasikan keberadaan oksigen
Saya menggunakan pembakaran unsur sulfur untuk mengkonfirmasi keberadaan atmosfer oksigen yang diperkaya, karena pembakaran biru yang cemerlang cukup indah. Anda juga dapat menggunakan sepotong sapu yang membara, yang masih terbakar secara mengesankan dalam kondisi ini. Jika Anda menggunakan belerang, pastikan ruang kerja Anda berventilasi baik, karena sulfur dioksida yang dihasilkan dalam proses cukup tajam. MSDS untuk sulfur dioksida dapat ditemukan di sini.
Masukkan sejumput belerang bubuk ke loop kawat Anda. Melembabkan loop dapat membantu jika Anda kesulitan memulihkan jumlah yang baik dari botol.
Panaskan sampel sulfur dalam nyala api butana. Sulfur akan menjadi hitam dan membara tetapi mungkin tidak benar-benar menyala. Sekarang, lepaskan penutup kaca pelat dengan cepat pada kolom gas dan masukkan ujung lingkaran kawat yang membara. Jika Anda telah melakukan segalanya dengan benar, Anda akan disuguhi suar biru yang indah. Sekali lagi, pastikan area kerja Anda berventilasi baik dan jangan menghirup asap belerang dioksida yang dihasilkan.
Catatan dan ide
Pakailah sarung tangan dan kacamata yang dimulai pada langkah 4. Biasakan diri Anda dengan profil keamanan mangan dioksida dengan membaca MSDS di sini.
Reaksi penghasil oksigen adalah sebagai berikut:
Satu-satunya produk adalah air dan oksigen. Mangan dioksida hadir sebagai katalis, artinya tidak dikonsumsi atau dibuat selama reaksi berlangsung, dan ditambahkan hanya untuk mempercepat dekomposisi hidrogen peroksida. Itu berarti dapat dilestarikan dan digunakan kembali tanpa batas. Untuk memulihkannya, tuangkan isi labu Erlenmeyer, dan semua pembasuhan yang mengandung bubuk mangan hitam dioksida, ke dalam piring penguapan atau tabung yang lebar dan dangkal. Kemudian sisihkan di jendela dan / atau di depan kipas angin dan biarkan airnya menguap. Mangan dioksida kering yang tersisa dapat digunakan kembali lebih atau kurang tanpa batas. Jika Anda tidak sabar, Anda dapat menyaring mangan dioksida dari air menggunakan filter kopi untuk mempercepat seluruh proses.
Lainnya: Untuk tutorial dan proyek sains lainnya, kunjungi Make: Science Room