10 Z reakcijami v mavrični svet kemije 2022

OGLJIKOVA KOBRANKA

Viktoria Juteršek, Nejc Donko, Jakob Šolar Mentorica: Petra Škofic OŠ Vižmarje -Brod, Ljubljana

Povzetek

Opazovali smo, kako pod vplivom toplote razpade zmes sladkorja in natrijevega hidrogenkarbonata, ter ugotavljali, katera lastnost snovi je pomembna, da poteče karbonizacija in se iz mivke dvigne največja ogljikova kobranka v obliki črne penaste tvorbe. Karbonizacija je pomembna, saj tako s segrevanjem lesne biomase pridobivamo energetsko bogata goriva, ki so obnovljivi vir energije.

Posnetek poskusa

https://youtu.be/1AK-7QK_QVU

Teoretske osnove

Pri segrevanju (pirolizi) v prisotnosti zelo malo ali pa nič kisika organske snovi, kot so npr. ogljikovi hidrati (sestavljeni iz atomov ogljika, vodika in kisika), karbonizirajo – razpadejo na snovi, bogate z ogljikom, in vodo (dehidrirajo). Voda se izgubi kot para in ostane črna snov, ki pretežno vsebuje ogljik. Karboniziranje smo preizkusili na treh različnih snoveh, ki spadajo med ogljikove hidrate: 1. med, ki na splošno vsebuje 80– 85 % ogljikovih hidratov, od tega naj več glukoze (C 6 H 12 O 6 ) in fruktoze (C 6 H 12 O 6 ), drugo so voda (15 – 17 %), beljakovine, vitamini, minerali, barvila; 2. namizni sladkor, ki je disaharid, sestavljen iz fruktoze in glukoze (C 12 H 22 O 11 ); 3. ksilitol, ki je polialkohol (C 5 H 12 O 5 ) in se uporablja v živilst vu kot zamenjava za sladkor. Pogoje za karbonizacijo smo ustvarili tako, da smo izbranim snovem primešali natrijev hidrogenkarbonat (NaHCO 3 ). Ko se NaHCO 3 segreje nad približno 80 °C, začne razpadati in tvori natrijev karbonat, vodo in ogljikov dioksid (CO 2 ). Nastali CO 2 preprečuje stik snovi s kisikom iz zraka, obenem pa snov med karboniziranjem dviga v obliki kače. Pri pogojih poskusa karbonizirata samo med in namizni sladkor, ksilitol pa ne. Razlog za to je v njihovi termični (ne)stabilnosti. Glukoza, fruktuza (ki ju vsebuje med) ter namizni sladkor začnejo razpadati nad 180 °C. Namizni sladkor razpada nad temperaturo tališča (185 °C); govorimo o navideznem tališču , to je temperaturi, pri kateri se utekočini in oddaja vodo (se dehidrira) ter posledično temni. V primerjavi z medom in sladkorjem je ksilitol veliko bolj termično stabilen, ima tališče okoli 92 °C in vrelišče 345 °C. Pri pogojih poskusa se stali in razlije po mivki.

82