Scienceshow/Vejledninger/Røgbombe

Formål

At lave en flot røgsky.

Det her er et relativt let lille forsøg, og det kan bruges til at lægge op til en snak om forbrænding og betydning af ilt.

Materialer

5 g kaliumnitrat (KNO₃) også kaldet salpeter, eller kalisalpeter
5 g sukker
Evt. et par sæbespåner
Bæger fra f.eks. et fyrfadslys el. lign. eller stanniol
Mursten
God lang tændstik

Fremgangsmåde

Sukker og kaliumnitrat blandes i f.eks. bægeret fra et fyrfadslys eller i en lille skål lavet af firdobbelt stanniol.
Bægeret med sukker-kaliumnitratblandingen placeres på en mursten og der sættes ild til blandingen med en god, lang tændstik.

Forklaring

Hvad sker der?

Kaliumnitrat og sukker kan ikke brænde hver for sig (demonstrer det evt.), men blandes det i forholdet 1:1 har man såvel oxidationsmiddel (kaliumnitrat) og reduktionsmiddel/brændstof (sukker) i samme blanding.

Forbrændingen under disse omstændigheder er ikke fuldstændig, så blandingen vil udsende en tydeligt sort røg. Røgen stammer fra ufuldstændigt oxideret/forbrændt sukker og består af små kulstofpartikler.

Den pink-lilla farve er kaliums flammefarve. Tilsætning af et par sæbespåner giver en ekstra tæt og tyk røg, da sæben også er et reduktionsmiddel, og gør at der er endnu mindre ilt til forbrændingsreaktionen. Vil man hellere have mere af den smukke flammefarve kan man øge mængden af kaliumnitrat, f.eks 2 dele kaliumnitrat til 1 del sukker.

Forsøget er nemt og vældigt underholdende, og så kan det anvendes til oplæg om forbrænding. (Terminale elektronacceptorer og forbrænding af sukker.)

De essentielle formler

C₁₂H₂₂O₁₁ + 24 KNO₃ → 24 KNO₂ + 12 CO₂ + 11 H₂O

Men da forbrændingen ikke vil være fuldstændig vil slutprodukterne desuden være C (rent kulstof), CO (karbonmonoxid) samt formodentlig forskellige nitrogenholdige gasser (f.eks. NO, NO₂ og andre NO_xer).

Perspektivering

Forsøget kan bruges som oplæg til at snakke om forbrændingsreaktioner. Herunder forskellen på røgen fra en fuldstændig og en ufuldstændig forbrænding – dannelse af sod (rent kulstof) eller ej, dvs. kan der ske en fuld forbrænding (oxidering af sukkeret) således at der dannes CO₂ eller sker der kun en delvis forbrænding? Man kan her snakke om, hvad der skal til for at sikre en fuldstændig forbrænding, generelt og i dette tilfælde hvor bl.a. det perfekte forhold mellem brændstoffet (som her er sukker) og oxidationsmidlet (her kaliumnitrat) er af betydning for dannelse af forskellige slutprodukter. Man kan evt. indføre begrebet støkiometri. I forbindelse med forbrændinger på kraftværk skal man blandt andet sikre den rigtige ilttilførsel samt den rigtige (høje) temperatur.

Forsøget kan samtidig være en illustration af, at forbrændinger i princippet er redoxreaktioner.

Sukker et organisk molekyle (et kulhydrat) som man finder i kosten. Det kan omdannes under udvikling af energi (ATP) ved en redoxreaktion – fuldstændig svarende til den reaktion, der foregår i dette eksempel, bortset fra at ilt bruges som oxidationsmiddel i stedet for kaliumnitrat – og at ”forbrændingen” i kroppen foregår ved en noget lavere temperatur. I metabolismen dannes også CO₂ som reaktionsprodukt.

Denne blanding blev brugt som raket-brændstof i de tidlige dage i raketvidenskaben. I disse tilfælde blev blandingen dog smeltet først og fyldt i rør, hvorefter den kan bruges til meget effektiv opadrettet bevægelse af små raketter.

Sikkerhed og affald

Sikkerhedsklasse

Moderat farlig - Vær opmærksom på at røgen indeholder skadelige stoffer.

Påkrævet sikkerhedsudstyr

Showfolk: Briller, kittel, brandslukningsudstyr.
Tilhørere: -

Sikkerhedsmomenter

Forsøget omhandler forbrænding og derfor er der brug af åben ild. Der er risiko for at man kan brænde sig. Brug en tilpas lang tændstik af god kvalitet. Pas på med at reaktionen giver sig til at ulme uden at du opdager det.
Forsøget danner en del røg indeholdende NOxer og kulpartikler, fordi det er svært at få en fuldstændig forbrænding. Derfor er forsøget bedst at lave udendørs eller i et velventileret lokale. Det er ikke sundt at indånde røgpartiklerne.

Kemikaliedeklaration

Kaliumnitrat. Risiko for allergi-udvikling ved indånding. Farlig ved indtagelse i større mængder. Brandnærende så pas godt på.
Sukker er ufarligt i sig selv, i de mængder, der bruges her.

Affaldshåndtering

Restprodukterne fra forbrændingen kan kommes i almindeligt affald. HUSK at sikre, at asken er kølet helt af og, at der ikke er gløder tilbage.

Faktorer

Jo finere pulver man blander jo voldsommere bliver reaktionen - brug alm sukker krystaller, de virker fint.

Show noter

Pas på med røgen. Den lugter grimt. Sørg for god ventilation.
Man kan evt. anvende en lunte fra et heksehyl til at antænde blandingen. Husk at fjerne heksehylet først!
Blandingen af kaliumnitrat og sukker kan evt. laves på forhånd og benyttes som en showstarter. Det slører dog det pædagogiske element og historien om sukker og redoxreaktioner.
Hvis du laver en større pulverblanding på forhånd, så HUSK at mærke bøtten med indhold med en holdbar tusch. Blandingen er ikke farlig, og reagerer ikke før der sættes ild til den.
Blandingen kan godt være lidt svær at antænde – det kan tage noget tid. Brug evt. en creme brulée brænder.
Prøv evt. også at lave en smeltet blanding af kaliumnitraten og sukkeret. Start med at smelte sukkeret og tilsæt så langsomt kaliumnitraten. Hæld den smeltede masse over i et lukket paprør og stik en stormtændstik (eller en lunte) ned i den størknende blanding. Husk små mængder – små ulykker…..
Prøv at blande knuste cornflakes med kaliumnitrat og antænd dette. Det virker også forrygende!

Andre beskrivelser

En meget seriøs gennemgang af hvordan man kan lave raketter med kaliumnitrat-sukker. Kun for erfarne folk med viden om hvad de laver! (Og i øvrigt ligger vi alt ansvar over på Richard Nakka!)

I familie med ovenstående link men hvor dextrose anvendes som brændstof i stedet for glucose.

Dette open-source materiale kan findes på Wiki-bogen om Science Shows på (http://da.wikibooks.org/wiki/Scienceshow)