Bule efervescente- CO2 în școală

Această activitate îi familiarizează pe elevi cu dioxidul de carbon (CO2) cu ajutorul unui experiment. Elevii învață despre reacțiile și proprietățile acestui gaz.

• Elevii demonstrează prezența CO2 folosind apă de var
• Elevii explică că dioxidul de carbon din orice sursă, în contact cu apa de var, reacționează chimic, formând acid carbonic.
• Elevii demonstrează că CO2 este mai greu decât aerul și descriu o situație din viața cotidiană folosind această proprietate.
• Elevii realizează și explică un experiment (individual sau în grupuri mici).

• Cereți elevilor să noteze pașii fiecărui experiment și observațiile făcute.
• Notați pe tablă ipotezele elevilor, după fiecare experiment. La finalul lecției, verificați împreună care ipoteze pot fi validate.
• Cereți elevilor să explice ce se petrece cu lumânarea când este introdusă în vasul cu CO2. Verificați experimentând.
• Cereți elevilor să se gândească ce s-ar fi întâmplat cu lumânarea, dacă CO2 ar fi fost mai ușor decât aerul.
• Cereți elevilor să descrie un caz de utilizare a CO2 (care este mai greu decât aerul), în viața cotidiană.

• Baloane
• O pâlnie
• Tablete efervescente (ex. de vitamina C) sau praf de copt
• O sticlă transparentă de 500 ml
• Apă
• Boluri transparente/vase de laborator
• O lumânare pastilă
• Chibrituri
• O pereche de clești (sau un băț de lemn)
• Apă de var: Amestecați o linguriță de ciment sau mortar cu aprox. 250 ml de apă. Lăsați amestecul să se așeze, apoi filtrați-l folosind două filtre de cafea. Filtratul este apă cu lămâie (zeamă de ciment).
• Un pai gros

Dioxidul de carbon

Dioxidul de carbon (CO2) nu este numai unul din cele mai importante gaze ale efectului de seră, el se găsește peste tot în jurul nostrum: în aerul pe care îl inhalăm (0.0388 vol%); În aerul pe care îl expirăm (4 vol%). Se află și în băuturile carbogazoase, în prăjituri – care cresc datorită CO2 produs de praful de copt; și este emis când compușii organici- precum parafina, hârtia, lemnul sau petrolul- sunt arși. Gheizerele pot fi conduse de dioxidul de carbon, precum și aburul. În formă lichidă, este utilizat în extinctoare și ca agent frigorific în industria alimentară (de exemplu, pentru a stoca și transporta înghețată).

Imagine: În apropiere de gheizere în „El Tatio", San Pedro de Atacama, Chile. Credit: AndresGottlieb

În concentrație mare, CO2 devine periculos pentru oameni și animale, dar este și o sursă de viață: în timpul fotosintezei, plantele folosesc CO2 și lumina pentru a produce zahăr, amidon, grăsimi și proteine, ca și oxigenul fără de care nu putem supraviețui *vol % este numărul de centimetri cubi de substanță (de obicei, oxigen sau dioxid de carbon), conținută de 100 ml de altă substanță (de exemplu din sânge).

Notă: Cantitatea de dioxid de carbon produsă în aceste activități nu este atât de mare încât să devină periculoasă.

CO2 ; Proprietăți

Dioxidul de carbon este incolor. În concentrație mica, gazul este și inodor. În concentrații mari, are un miros înțepător, puternic. La temperatură și presiune standard densitatea dioxidului de carbon este de 1,98 kg/m3; de aproximativ 1,67 ori mai mult decât aerul. CO2 este prezent în cantități foarte mici în aer, cee ace face imposibilea așezarea sa în straturi. Gazele se mișcă mereu prin aer. Deci nu se găsește în straturile joase ale atmosferei, chiar dacă este mai greu decât aerul.

Detectarea CO2 cu ajutorul apei de var

Experimentul detectării dixidului de carbon cu ajutorul apei de var a fost făcut pentru prima data de chimistul Joseph Black (1728–1799). Apa de var este o soluție de hidroxid de calciu. Când dioxidul de carbon formează bule, carbonatul de calciu se transformă într-un precipitat solid. Carbonatul de calciu este piatră de var, de aceea soluția nu este limpede.

hidroxid de calciu + dioxid de carbon -> carbonat de calciu + apă. Ca(OH)2(aq) + CO2(g) -> CaCO3(s) + H2O(l)

Următorii 6 pași sunt comuni pentru ambele activități- Ași B.

Pasul 1:

Umflați un balon și și apoi dezumflați-l, pentru a-l face mai elastic.

Pasul 2:

Folosiți pâlnia pentru a umple balonul cu un pachet de praf de copt (20 g) sau cu 5 tablete efervescente sfărâmate.

Pasul 3:

Turnați 2-3 cm de apă în sticlă.

Pasul 4:

Acoperiți gâtul sticlei cu orificiul de suflat al balonului și apoi asigurați-vă că praful de copt/tabletele efervescente ajung în sticlă.

Pasul 5:

Scuturați sticla ușor. Balonul se umple cu gaz produs datorită efervescenței.

Pasul 6:

Când balonul se oprește din umflare, răsuciți-l, astfel încât gazul nu poate scăpa și trageți-l de pe sticlă. Întrebați elevii ce s-a petrecut. Cereți-le să împărtășească ipotezele formulate despre cauzele care au dus la umflarea balonului. Discutați ipotezele înainte de a trece la partea A.

A) Ce gaz este?

Pasul 7:

Puneți puțină apă de var într-un vas de laborator.

Pasul 8:

Plasați un pai în gura balonului și ușor, eliberați câte o cantitate mică de gaz din balon în apa de var. Apa de var se va precipita.

Pasul 9:

Repetați pasul 7 cu apă.
Rugați elevii să deseneze două vase diferite și să ilustreze observațiile făcute. De ce apa este clară, iar apa de var se precipită? Ce ar putea cauza precipitarea apei de var? Discutați răspunsurile cu elevii. Ce concluzii putem formula? Cum se leagă acestea de ipotezele formulate la început?

Credit imagine: Chemol

Atenție: dacă apa de var ajunge în ochi, clătiți imediat cu apă.

Gazul din balon este CO2. De unde a apărut acesta? Și praful de copt și tabletele efervescente conțin bicarbonat de sodiu (NaHCO3) și un acid solid (cum ar fi cristale de acid citric sau fosfat monocalcic). În contact cu apa, între bicarbonatul de sodiu și acid are loc o reacție, rezultând apă și CO2. Acest gaz este cel ce produce bulele atunci când o tabletă acidulată se dizolvă. În viața noastră de zi cu zi, este, de asemenea, cel ce face prăjiturile să crească.

B) Gazul este greu

Pasul 7:

Introduceți gura balonului în vasul de laborator și lăsați gazul să iasă. Nu putem vedea nimic, dar vom înțelege ce s- a întâmplat. Întoarceți vasul pe o parte.

Pasul 8:

Aprindeți o lumânare pastilă și folosiți o pereche de clești pentru a pentru a-l plasa într-un alt vas gol ( alternativ, ați putea pune un băț de lemn în ceară și să-l utilizați pentru a ridica lumânarea de vasul de laborator). Ar trebui să continue să ardă.

Pasul 9:

Acum, mutați lumânarea în primul vas, care conține gazul din balon. Lumânarea trebuie să se stingă, deoarece gazul (CO2) va sufoca flacăra. Cereți-le elevilor să deseneze experimentul și să noteze observațiile făcute. Discută despre acestea. Ce a determinat flacăra să stingă în primul pahar?

Pasul 10:

Repetați pașii 1-7 pentru a colecta o cantitate mai mare de CO2 într-un vas. Acum turnați conținutul invizibil al acestui vas, în altul, gol. Introduceți o lumânare aprinsă în al doilea vas. Ce se petrece? Din nou, flacăra se stinge, demonstrându-ne că am putut să turnăm un gaz dintr-un vas în altul, ca și cum ar fi un lichid.

Rugați elevii să deseneze experimental și să noteze observațiile făcute. Discutați rezultatele cu elevii. Ce concluzii putem formula în urma acestui experiment?

Acest experiment demonstrează că CO2 este mai greu decât aerul. Întrebați-i pe elevi ce cred că s-ar fi întâmplat dacă CO2 ar fi mai ușor decât aerul.

Rugați-i pe elevi să identifice o întrebuințare a acestei proprietăți în viața de zi cu zi. Un exemplu este utilizarea CO2 în unele extinctoare. Asemenea extinctoare împrăștie CO2 peste flacară și sting focul. Ele funcționează exact ca în experimental realizat în partea B.

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Our fragile planet, climate change, atmosphere

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Our fragile planet:

National Curricula UK

KS2: Year 5, Science: Properties and changes of materials: explain that some changes result in the formation of new materials, and that this kind of change is not usually reversible, including changes associated with burning and the action of acid on bicarbonate of soda. KS3, Science: Chemistry: Chemical reactions: reactions of acids with alkalis to produce a salt plus water.

National Curricula RO

Primary, 9-11 yrs: Science - Air and gases