نشاط عملي يوّضح كيفية توليد تفاعل كيميائي لإنتاج غاز

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

تفاعل كيميائي الغاز كيفية توليد تفاعل كيميائي لإنتاج غاز الكيمياء

– الأهداف

1- قياس سرعة التفاعل الكيميائي.

2- دراسة سرعة تمدد الغاز.

 

– الأدوات التي تحتاجها

1- إناء زجاجي صغير مع غطائه البلاستيكي

2– إناء زجاجي كبير مع غطائه البلاستيكي

3- أنبوب بلاستيكي مرن بطول 3أقدام (1 م)

 

4- صلصال اللعب

5- سدادة لولبية لقارورة شراب بلاستيكية كبيرة

6- قطارة (للعين)

 

7- كوب قياس

8- أقراص مضادات عُسر الهضم (الأقراص الفوّارة)

9- ميزان حرارة

 

– خطوات العمل:

1– اطلب مساعدة أحد الكبار من أجل إحداث ثقوب في غطائي الإناءين. تحتاج إلى صنع ثقب واحد في غطاء الإناء الصغير وثقبين في غطاء الإناء الكبير.

وينبغي أن تكون الثقوب واسعة بما يكفي لإدخال الأنبوب البلاستيكي فيها.

2- اقطع الأنبوب البلاستيكي المرن من منتصفه. أدخل طرف الأنبوب في ثقب الغطاء الصغير لمسافة قصيرة فقط واستخدم الصلصال لتثبيت الأنبوب وإحكام السد حول الثقب.

3- اضغط قطعة صغيرة من الصلصال على أسفل سدادة القارورة البلاستيكية وأدخل السدادة في الإناء الصغير واضغطها بإصبعك بحيث تلتصق بقعر الإناء بواسطة قطعة الصلصال المثبتة على أسفل السدادة.

4- املأ السدادة البلاستيكية بالماء بواسطة القطارة، ثم ضع قرص قرصاً فواراً (من الأقراص الفوّارة التي تحتوي على مواد قلوية تستعمل كدواء عند عسر الهضم) بجانب السدادة داخل الإناء ولكن احذر من انسكاب الماء على القرص.

5- ثبت غطاء الإناء الصغير في مكانه بعناية، ثم أدخل النهاية الثانية الحرّة للأنبوب البلاستيكي في أحد الثقبين على غطاء الإناء الكبير مع تثبيته بواسطة الصلصال، ثم أدخل طرف قطعة الأنبوب الثانية في الثقب الآخر الموجود على غطاء الإناء الكبير وثبته أيضاً بواسطة الصلصال.

6- املأ ثلثي الإناء الكبير بالماء ثم ثبت الغطاء عليه بإحكام. تحتاج الآن إلى نقل بعضٍ الماء من هذا الإناء الكبير إلى كوب القياس، وتستطيع تنفيذ هذه الخطوة بطريقة الإفراغ بالمصّ.

والمقصود بذلك أن تمصّ الهواء برفق مع الطرف الحرّ لقطعة الأنبوب الثانية حتى تشعر بوصول الماء إلى لسانك، ثم أسرع بوضع الأنبوب داخل كوب القياس، حيث سيبدأ الماء بالخروج من الأنبوب وسيرتفع مستوى الماء تدريجياً.

ارفع الكوب بيدك حتى يتوقف ارتفاع مستوى الماء داخله. سيملأ الماء في هذه المرحلة قطعة الأنبوب الواصلة بين غطاء الإناء الكبير وكوب القياس. سجّل المستوى الذي وصل إليه الماء في كوب القياس، وسجّل أيضاً درجة حرارة الغرفة.

7- أصبحت الآن جاهزاً للبدء بتنفيذ التجربة. ارفع الإناء الصغير بزاوية ميلان بسيطة بحيث ينسكب الماء الموجود داخل سدادة القارورة على القرص الفوّار.

سجل مستوى الماء في كوب القياس ضمن فواصل زمنية منتظمة. ما كمية الماء المُزاحَة من الإناء الكبير؟ وما سرعة إزاحة الماء؟

 

سجّل مستوى الماء في كوب القياس مرة واحدة كل خمس ثوان، ثم اجمع نتائجك كلها ضمن جدول. إن حجم الماء المزاح يساوي كمية غاز ثاني أكسيد الكربون المنبعث من القرص الفوّار.

غيّر درجة حرارة التفاعل وذلك بأن تضع الإناء الزجاجي الصغير داخل وعاء يحتوي على ماء دافئ أو مكعبات ثلجية.

 

سجل درجة الحرارة في ذلك الوعاء قبل بدء التجربة، ثم انتظر عدة دقائق قبل البدء بالتجربة حتى تصل المجموعة إلى اتزان حراري.

وبإمكانك أيضاً أن تحاول تغيير سرعة التفاعل من خلال تغيير تركيز الأقراص الفوّارة. استخدم قرصين مثلاً بدلاً من قرص واحد، ثم كرر التجربة باستخدام نصف قرص فقط.

 

ارسم مخططاً بيانياً لمقدار الغاز الناتج (من خلال قياس مستوى الماء) مقابل الزمن لكل درجة حرارة. كرر خطوات المخطط البياني للتجارب الأخرى مع استعمال أقراص فوّارة أكثر أو أقل في كل مرة.

تحدث إزاحة الماء بسبب تمدد الغاز. فكلما ازداد تمدد الغاز كبُرت كمية الماء المزاح، كما أن تغيير درجة الحرارة أو الماء أو تركيز الأقراص الفوّارة سيغير من سرعة التفاعل.

 

تحليل النشاط

لقد قمت في هذه التجربة بتوليد تفاعل كيميائي أنتج أحد الغازات، ثم سجلت السرعة التي تمدد فيها الغاز بهدف اختبار سرعة التفاعل، فكلما ازدادت سرعة التفاعل ازداد تمدد الغاز.

تحتوي الأقراص الفوارة على مادتين كيميائيتين: بكربونات الصوديوم (المادة القلوية) وحمض الليمون (الحمض).

عندما تختلط المواد الكيميائية مع الماء تتحد لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون الذي ملأ الإناء الزجاجي الصغير ثم اندفع عبر الأنبوب البلاستيكي.

 

وعندما تمدد الغاز زاد ضغطه وانتقل إلى الإناء الثاني، حيث قام ضغط الغاز بدفع الماء الموجود في الإناء الكبير للوصول إلى الأنبوب الثاني ومن ثم الخروج من الإناء إلى كوب القياس.

لابدّ أنك لاحظت أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة حدث التفاعل الكيميائي بسرعة أكبر، وعلى نحوٍ مشابه، كلما استخدمت المزيد من الأقراص الفوّارة تم إنتاج المزيد من الغاز وبالتالي تمت إزاحة المزيد من الماء.

عند بداية التجربة قمت بنقل الماء إلى الأنبوب الثاني بطريقة الإفراغ بالمصّ، وكانت هذه الخطوة ضرورية لأن أي هواء محصور أو عالق في الأنبوب سيبذل ضغطاً على الماء الموجود في الإناء الكبير، ما يؤثر في نتائج التجربة كلها.

 

ما العمل إذا لم يتغير مستوى الماء؟

قد يكون هناك تسريب للغاز الذي ينتجه القرص الفوّار من فجوة ما في المكان الذي ثبتّ فيه الأنبوب مع غطاء الإناء بواسطة الصلصال.

حاول إحكام سدّ أي فتحات محتملة بوضع المزيد من الصلصال ثم كرر التجربة.

 

عسر الهضم والأحماض

تستعمل الأقراص الفوّارة وغيرها من الأدوية المشابهة التي لا تحتاج إلى وصفة طبية من أجل عسر الهضم البسيط. تساعد العصارات الموجودة في المعدة على هضم الطعام. 

لكن هذا التوازن الكيميائي قد يضطرب أحياناً حين تزداد نسبة الحموضة في المعدة فتقوم المواد الكيميائية بإثارة جدار المعدة، الأمر الذي يؤدي إلى عسر الهضم. تحتوي أدوية عسر الهضم على مادة قلوية من أجل محايدة أو معادلة الأحماض الموجودة في المعدة.

وإن إضافة المادة القلوية إلى الأحماض بهذه الطريقة تسبب إنتاج أملاح غير ضارة وكذلك غاز ثاني أكسيد الكربون، ونتيجة لذلك يتجشأ الكثير من الناس بعد تناول هذه الأدوية

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]