nøkkelbegreper
Kjemi
Løsninger
Blandbarhet
Polaritet
Løselighet

Innledning
du vet sikkert at noen væsker, som olje og vann, ikke blandes sammen. Hvis du heller dem i samme beholder, vil de danne separate væskelag, den ene på toppen av den andre. Andre væsker, for eksempel rubbing alkohol og vann, kan blandes med hverandre. Men visste du at når begge disse væskene har blandet, kan du skille dem igjen i to forskjellige lag? Hvordan kan du gjøre det? Svaret kan overraske deg-med salt! I denne aktiviteten vil du finne ut hvordan dette fungerer.

Bakgrunn
når to væsker kan blandes sammen, er de «blandbare» —de danner noe som kalles en homogen løsning, noe som betyr at du ikke kan skille de to væskene lenger. I kontrast, når de ikke kan blandes, er de «ublandbare» —de vil danne to separate lag, kalt en heterogen løsning. For å kunne blande, må molekylene i begge væskene kunne tiltrekke seg hverandre. Molekyler som er polare (som betyr at deres elektriske ladning er fordelt ujevnt, slik at de har en mer positiv side og en mer negativ side) har en tendens til å danne hydrogenbindinger, mens ikke-polare molekyler (som har en lik ladningsbalanse) ikke har en tendens til å danne slike bindinger. Fordi vannmolekyler er polare, er enhver væske som ikke har polare molekyler—som olje—vanligvis ikke blandbar med vann.

Rubbing alkohol molekyler har en polar og ikke-polar del, noe som betyr at de er i stand til å danne hydrogenbindinger med vann og derfor i stand til å blande seg med det. Men hvordan kan du bryte disse bindingene for å skille begge væskene når de er blandet? Du må legge til noe i blandingen som konkurrerer med alkoholen i binding til vannmolekylene. Et stoff som kan gjøre det er salt. Salt er en ionisk forbindelse, noe som betyr at det er et stoff som består av elektrisk ladede molekyler kalt ioner. Når ioniske forbindelser oppløses i vann, separerer de enkelte ioner og blir omgitt av vannmolekyler-en prosess som kalles solvasjon. Fordi saltioner er ladet, oppløses de mye bedre i et polært løsningsmiddel, som også er litt mer ladet enn et ikke-polært løsningsmiddel. Av denne grunn tiltrekker saltioner vannmolekylene mye sterkere enn alkoholmolekyler fordi alkohol er mindre polar enn vann. Dette betyr at når det er mye salt, vil alle vannmolekylene binde seg til saltioner, slik at ingen danner hydrogenbindinger med alkoholmolekylene. Som et resultat blir alkoholen ublandbar med vann og begynner å danne et eget lag. Denne prosessen kalles «salting ut» eller » salt-indusert faseseparasjon.»

Historisk har denne metoden blitt brukt i såpeprosessen for å fjerne ingredienser som ikke skal være i det endelige såpeproduktet. Salting ut er også ofte brukt i biokjemi laboratorier for å rense proteiner, fordi forskjellige proteinmolekyler blir ublandbare ved forskjellige konsentrasjoner av saltløsninger. Kjemikere bruker denne teknikken til å trekke ut væsker ut av en løsning, som er hva du skal gjøre i denne aktiviteten: Du vil skille en rubbing alkohol og vann blanding med bare en teskje av bordsalt!Fire gjennomsiktige mini kopper (to unser) med lokk

li>

forberedelse

• med permanent markør Etiketten mini kopper 1, 2, 3 og 4.
• Tilsett en og en halv ss vann til kopper 1 og 3.
• Legg til en og en halv spiseskjeer med rubbing alkohol til kopper 2 og 4.

Fremgangsmåte

• Tilsett en teskje salt til vannet i kopp 1. Hva skjer med saltet? Oppløses det i vannet?
• Sett på lokket og rist koppen i ca 20 til 30 sekunder. Hvordan ser blandingen ut?
• Gjenta de to foregående trinnene med kopp 2(med isopropanol). Hva skjer med saltet denne gangen? Ser blandingen annerledes ut enn vann-saltblandingen?
• Ta hetten av den permanente markøren og vri spissen i vannet i kopp 3 i omtrent 10 sekunder. Sett lokket på koppen og rist det i fem sekunder. Oppløses blekket i vannet? Hvordan ser løsningen ut etter risting?
• Gjenta det forrige trinnet med kopp 4 (isopropanol). Ser den resulterende blandingen annerledes ut? Hvis ja, hva er annerledes? Kan du forklare forskjellene?
• Hell deretter alkoholen fra kopp 4 i vannet i kopp 3. Sett lokket på igjen og vri blandingen i fem sekunder. Blander gnidningsalkoholen seg med vannet? Hva skjer med fargen på blandingen? Ser du separate lag som dannes?
• Legg nå en teskje salt til blandingen i kopp 3. Sett lokket på koppen og rist det i 20 til 30 sekunder. Hva skjer når du legger saltet til blandingen? Ser blandingen annerledes ut før og etter risting? Hvis ja, hvordan ser det annerledes ut? Kan du forklare resultatene dine? Hvilken farge er blandingen?
• Ekstra: Kan du skille andre flytende blandinger med salt? Hva med etanol og vann eller aceton og vann? Prøv forskjellige flytende blandinger for å finne ut!
• Ekstra: Er det noen andre salter—for eksempel kaliumklorid, en salt erstatning, Eller Epsom salt-som du kan bruke til å skille væsker? Gjenta testen, men denne gangen bruker du et annet salt enn bordsalt. Ser du fortsatt de samme resultatene? Hvis ikke – hvordan er resultatene dine forskjellige—
• Ekstra: Hvor mye salt trenger du for å skille gnidningsalkoholen og vannet? Finn ut ved å variere mengden salt som du legger til rubbing alkohol og vann blanding.

Observasjoner og resultater
du burde ha sett at saltet lett oppløses i vannet i kopp 1. (Etter å ha ristet det, syntes saltet å forsvinne.) Husk at dette skjer fordi de ioniske saltmolekylene lett binder seg til de polare vannmolekylene. Saltet oppløste seg imidlertid ikke så lett i gnidningsalkoholen i kopp 2. (Selv etter å ha rystet det, vil du fortsatt kunne se saltet.) Dette skjer fordi alkoholmolekylene er mindre polare enn vann, slik at saltioner ikke bindes med dem så lett.

med permanent markørblekk bør du ha observert det motsatte fenomenet. Blekket oppløses ikke godt i vann, men det gjør det lett i alkoholen, noe som gir sistnevnte mye mer farge. Dette skyldes det faktum at gniddende alkohol også har en del av molekylet som ikke har noen kostnader, og er ikke-polar. Denne delen er mer kompatibel med ikke-polare molekyler som markørblekk.

når du blander gnidningsalkoholen med vann, gjør sistnevnte molekyler hydrogenbindinger med vannmolekylene. Alkoholen oppløses i vannet for å danne en homogen løsning, slik at du ikke kan skille alkoholen og vannet lenger. Hvis du legger til salt i blandingen, vil saltet imidlertid oppløses i vannet og konkurrerer med alkoholen for vannmolekylene. Fordi det er færre vannmolekyler tilgjengelig for å lage hydrogenbindinger med alkoholmolekylene, blir alkoholen mindre løselig i vann-alkoholblandingen, og danner til slutt et eget lag på toppen av vannet. Begge lagene skal ha en annen farge, med vannet mest klart og alkoholen mer farget. Dette skjer fordi markørblekket er mer løselig i gnidningsalkoholen.

Cleanup
Skyll alle blandinger ned i vasken med rikelig med kaldt vann. Vask hendene og rengjør arbeidsområdet.

Mer å utforske
Kjemi For Barn: Løsninger Og Oppløsning, Fra Ducksters
Lag Undervanns Fyrverkeri Med Kjemi, Fra Scientific American
Science Aktivitet for Alle Aldre!, Fra Science Buddies

denne aktiviteten brakt til deg i samarbeid med Science Buddies