Att göra bly

Tillhör kategori: elektrokemi, redox, kemiska metoder, urval gammal version av experiment

Författare: Madelene Aheinen, Björn Lestander

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Irriterande Miljöfarligt Använd skyddsglasögon 

Tid för förberedelse: 20 minuter

Tid för genomförande: 40 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Fara vid felaktigt utförande

Svårighetsgrad: Kräver viss labvana

Introduktion

Att göra eget bly till ett blysänke för det egna fisket ger en verklighetsanknuten laboration. Man får se hur blyklumpen växer fram, och man kan välja att gjuta och forma sitt sänke som man vill.

Denna blyklump kan också med fördel användas till nästa laboration med lödtenn.

Riktlinjer

Experimentet är lämpligt som elevförsök och att utföra i mindre grupper, 3-4 st/grupp.

Säkerhet

Bly är en tungmetall och är miljöfarligt. Utför experimentet i dragskåp! Man skall inte ta i blyoxiden med fingrarna, använd sked av metall. Används skyddsglasögon!

Kasta inte kolrester och eventuell blyoxid i soporna, utan släng avfallet i särskild behållare som anvisas av din lärare.

Träkol är helt ofarligt.

Materiel

Förarbete

Du kan använda träkol som du gjort själv (kolmilan - där du får ut tjära och får träkol som restprodukt), eller använda helt rent träkol i stavar som man använder vid teckning. Låna från bildläraren.

Utförande

  1. Sätt på dig skyddsglasögonen.
  2. Ta en matsked av blyoxiden
  3. Ta en matsked av träkolspulvret.
  4. Blanda noga på ett papper blyoxiden med träkolspulvret.
  5. Häll blandningen i degeln. Sätt på locket. Sätt degeln i triangeln på kokringen.
  6. Tänd brännaren, reglera gas- och lufttillförseln så att du får en riktigt het låga.
  7. Upphetta degeln i två till tre minuter. Lyft på locket och rör om innehållet ordentligt med järntråden. Upprepa detta ett par gånger.
  8. När du har fått en kula av Pb på botten av degeln, avbryt upphettningen och låt degeln svalna. Slå sedan ut innehållet på metallplåten.
  9. Låt Pb-kulan svalna och rengör den från kolrester.
  10. Om ni är flera som gjort blykulorna kan ni samla ihop dem och väga dem.

Förklaring

Du har nu renat fram en metall. Du har ur blyoxiden tagit bort syret så att bara den rena metallen bly återstår. Syret har förenat sig med kolet och bildat koldioxid enligt formel C(s) + O2(g) → CO2(g). Koldioxiden är en gas som är osynlig och försvinner ut i klassrummet.

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Bly var känt redan i det gamla Egypten. Grekiska och feniciska kolonister bröt blyglans i Spanien. Romarna övertog dessa gruvor och där sker ännu brytning. Romarna använde bly (lat. Plumbum), bl.a till vattenledningar.

I mellansvenska sulfidmalmsfält har bly brutits sedan 1500-talet, då till exempel vid Sala silvergruva. Blyframställningen tycks ha börjat först på 1700-talet.

Världens viktigaste blyglansförekomster ligger i USA, Mexico och Australien.

Laisvallgruvan

I Laisvall, Lappland, finns Europas största blygruva.

Laisvallgruvan
Foto: © Madelene Aheinen och Björn Lestander, Arjeplog.

Laisvallgruvan ligger 34 km N-NV om Arjeplog vid sjön Stor-Laisan. Sulfidmalmen i Laisvall upptäcktes i sluet av 1930-talet, under kriget, då det var brist på metaller i Sverige. Avtal slöts mellan staten och Boliden AB, samhället byggdes upp kring den nya blygruvan, och 1942 gick den första sligtransporten från Laisvall till Rönnskärsverken, Skellefteå.

Malmkroppen i Laisvall ligger i horisontellt läge i sandsten (gammal havsbotten). Den har en mäktighet av 28 m. Idag bryts c:a 1,6 miljoner ton berg som innehåller 6000 ton bly (Pb), 14000 ton zink (Zn) och 13 ton silver (Ag).

malmstycke
Foto: © Madelene Aheinen och Björn Lestander, Arjeplog.

brytning under jord
Foto: © Boliden AB arkiv.

Det horisontella läget på malmkroppen gör att front- och pelarbrytning är särskilt tillämpningsbart. Man har med pelarbrytning möjlighet att ta ner stora maskiner för brytning och transport. Efter sprängning och skrotning, lastas malmen på truckar och transporteras till grovkrossar. Därefter transporteras det vidare på band till finkrossen. Från finkrossens malmfickor transporteras den finmalda malmen via ett bergsspel upp till malmfickor i laven (gruvtornet c:a 80 m högt) för sortering och utportionering till anrikningen.

I anrikningsverket mals malmen i kvarnar till pulverform och mineralerna bly, zink, silver anrikas genom flotation (skumbildande medel i vattenlösning där malmkornen fastnar i skummet och avskiljs). Produkten (sligen) torkas och transporteras till smältverket i Rönnskär för vidare förädling.

Laisvallsgruvans livslängd är beroende av de internationella blypriserna, och med de nuvarande metallpriserna beräknas livslängden på gruvan till 2002. Idag jobbar c:a 260 personer i industrin i olika skiftformer. När det var som mest var 350 personer anställda.

De höga miljökrav som vi har i Sverige har för Laisvallsgruvan inneburit att man alltid måste vara med och leda den tekniska utvecklingen och ha stor framförhållning. De stora avfallsdammar som byggdes upp i dalgångarna i brytningens början är idag igensådda och de nya brytningsområdena i gruvan återfylls med restprodukterna. Detta reducerar utlakningen av tungmetaller till naturen till ett minimum.

Blyoxiderna

Blyoxiderna som kan användas vid detta experiment är blyglete (PbO) och blymönja (Pb3O4). Blyglete är ett gult fast pulver. Blymönja är ett röd/orange fast pulver. Denna blyoxid har använts i målarfärg för att förhindra att järn rostar (korroderar). Dessa oxider finns ej naturligt i naturen utan finns i ren form att köpa från olika kemikaliedistributörer.

Kolet

Träkol får man genom att torrdestillera trä. Man försöker att få fram så ren form av kol som möjligt. Kol används i metallindustrin för att få bort syre ur malmoxider. Vid t.ex järnframställning varvas kol och järnmalm i masugnen. Syret reduceras och man får flytande järn. Förr gjorde man kol i kolmilor. I modern tid har man använt stenkol (koks) som är sammanpressat kol som lagrats till sten.

Blyet

blykristall
Foto: Ó Madelene Aheinen och
Björn Lestander, Arjeplog.

Blyet (stycke 4:1 - 4:4) som du har framställt är en metall, ett grundämne (Pb) och har atomnummer 50. Bly är en blå/grå metall som har en relativt låg smältpunkt +327 °C. Som du känner så är bly en tung metall. En färsk snittyta är glänsande blåvit men överdras i fuktig luft av en oxidhinna med matt blågrå färg. Fast bly har en kubisk tätpackad struktur.

Det bly du framställt kan du använda som sänke vid fiske! Bly är mjukt och formbart. Denna metall används huvudsakligen i bilbatterier, blyackumulatorn och som strålningsskydd.

Blyackumulatorn

Blyackumulatorn laddas genom att man tillför elektrisk energi, som den omvandlar till kemisk energi. Energin återvinns när man använder cellen som till exempel startbatteri i bilar. Den laddade cellen har som minuspol ett blygaller, och som pluspol ett blygaller med mellanrummen fyllda av blyoxid. Som elektrolyt används svavelsyra. Vid minuspolen oxideras bly till bly(II)- joner vilka med sulfatjonerna bildar fast bly(II)-sulfat. Vid pluspolen reduceras blydioxiden till bly(II)-joner, vilka också bildar bly(II)-sulfat. Vid pluspolen bildas dessutom vatten. När en blyackumulator laddas på nytt, går reaktionerna åt motsatt håll, och de energirika föreningarna återbildas.

Pluspol: PbO2 + 4 H+ + 2 SO42- + 2e- → PbSO4 + 2 H2O
Minuspol: Pb + SO42- → PbSO4 + 2e-

Bly är giftigt

Eftersom bly är en miljöfarlig tungmetall så har användningen i t.ex i bensin (där det används för att höja antändningstemperaturen, oktantalet ökar), gevärskulor och hagel, kablar och keramikglasyrer minskat mycket. Blyförgiftning orsakas av för höga halter av bly i vävnader och blod. Bly kan tas upp via föroreningar i arbetsmiljön och luftföroreningar som beror på blyhaltiga bränslen. Bly förgiftning kan åstadkomma störningar i hjärnans utveckling, hjärnrubbning med koma och konvulsioner, perifer nervinflammation, anemi och ger vid svåra fall även mag och tarmsymptom. Blyförgiftning påvisas genom urin- och blodprov.

Fördjupning

Redoxreaktion

Redoxreaktioner kan delas upp i delreaktionerna oxidation och reduktion.

Oxidation

Med oxidation menar man reaktioner där elektroner avges. Vid en oxidationsreaktion avges energi i de flesta fallen. Flera metaller kan reagera vid rumstemperatur med luftens syre till oxider. Exempel på detta är järn som oxideras av luftens syre och bildar då rost. Oxidationssteget är
Fe → Fe2+ + 2 e

Reduktion

Motsatsen till oxidation är reduktion. Reduktion innebär att elektroner tas upp. Exempel på en reduktion är när syreatomerna tar upp de elektroner som järnet avger när det rostar. Syreatomerna bildar negativa joner. Man säger då att syret har reducerats

O + 2e → O2–

Reduktion och oxidation sker samtidigt

Elektroner kan inte förkomma fria, de kan bara överföras från ett ämne till ett annat. När en reduktion sker, sker samtidigt en oxidation eftersom lika stort antal elektroner avges och tas upp. Vi kallar detta redoxreaktion. I exemplet med oxidation av järn och reduktion av syre balanseras de två delreaktionerna så att lika måna elektroner tas emot som de som avges och man får totalreaktionen

Fe + O → Fe2+ + O2–

Om vi tar hänsyn till att syrgas förekommer som molekyler och att järnjonerna och syrejonerna bildar föreningen FeO och dessutom anger aggregationsformen, så kan vi snygga till reaktionsformeln för totalreaktionen till

2 Fe(s) + O2(g) → 2 FeO(s)

Redoxreaktion vid kontakt mellan ämnena

Kontakt mellan reaktanterna

I en vanlig redoxreaktion sker elektronövergången i kontakt mellan ämnena som reagerar. Elektronen hoppar över direkt från molekylen (eller atomen) som oxideras till molekylen (eller atomen) som reduceras. Elektronhoppet kan bara ske över mycket korta avstånd och sker därför i samband med att partiklarna kolliderar. Därför sker oxidationen och reduktionen på samma plats.

Elektroner förekommer inte fria i ämnen

Anledningen till att elektronöverföringen sker i direktkontakt mellan ämnena är att elektroner inte kan förekomma fria i ett material eller en lösning. De binder alltid till de atomer eller molekyler som finns i närheten. I icke-metalliska material är elektronens position vanligen fixerad till en bestämd molekyl eller atom.

Däremot är elektronerna fritt rörliga i metalliska material. De kan dock inte lämna metallen, bara röra sig inom metallen. När elektronerna rör sig förbi atomerna i metallgittret handlar det inte om elektronöverföring. I stället har metallen ett enda stort elektronmoln av ledningselektroner som är gemensamma för hela metallkristallen.

Det finns också halvledande material som med viss ledningsförmåga, men där elektronerna i huvudsak är fixerade i vissa positioner.

Litteratur

  1. Materialguiden, Riksantikvarieämbetet
    http://kulturarvsdata.se/raa/samla/html/3310 (2016-12-05)
  2. Blyoxider, Wikipedia
    https://sv.wikipedia.org/wiki/Blyoxider (2016-12-05)
  3. Blyackumulator, Wikipedia
    https://sv.wikipedia.org/wiki/Blyackumulator (2016-12-05)
  4. Kolmila, Wikipedia
    https://sv.wikipedia.org/wiki/Kolmila (2016-12-05)
  5. Stenkol, Wikipedia
    https://sv.wikipedia.org/wiki/Stenkol (2016-12-05)
  6. Brunkol, Wikipedia
    https://sv.wikipedia.org/wiki/Brunkol (2016-12-05)
  7. Hägg, G. (1989). Allmän och oorganisk kemi. (9. uppl.) Stockholm: Almqvist & Wiksell.

Fler experiment


elektrokemi, redox
Anodisering och färgning av aluminium
Citronbatteri
Diffusion av kopparjoner
Elda stålull
Elektrofores av grön hushållsfärg
Elektrokemisk skrift
Guldpeng av mässing
Gör kopparslanten skinande ren - med redoxkemi
Indikatorpapper för plus och minus på batteriet
Innehåller koksaltet jod?
Kemi med zinkjodid, del 1: Framställning
Kemi med zinkjodid, del 2: Återbilda grundämnena elektrokemiskt
Kemisk klocka med jod
Permanenta håret
Rengöra silver
Rostbildning och rostskydd
Rostindikator visar var järnet rostar
Saltkristaller av en aluminiumburk
Självantändning med glycerol och permanganat
Skämta med en svart kopparslant
Svantes testexperiment
Syrehalten i luft
Tag bort rost med elektrisk ström
Testa C-vitamin i maten
Tillverka tomtebloss
Varför rostar järn och hur kan man förhindra det?
Ärg på en kopparslant

kemiska metoder
Att vara kemisk detektiv
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blev disken ren?
Bränna papper
Elektrofores av grön hushållsfärg
Framkalla fingeravtryck med jodånga
Framkalla fotopapper
Framställ låglaktosmjölk
Förtenning
Gör hårt vatten mjukt
Identifiera plasten
Indikatorpärlor
Innehåller koksaltet jod?
Kemi med zinkjodid, del 2: Återbilda grundämnena elektrokemiskt
Kemisk vattenrening
Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Mät CMC med hjälp av droppstorleken
Syrehalten i luft
Testa C-vitamin i maten
Tillverka en ytspänningsvåg
Tillverka fotopapper
Tvätta i hårt vatten
Vad innehåller mjölk?
Vattenrening
Visa ytspänning med kanel

urval gammal version av experiment
Falu rödfärgspigment ur järnvitriol
Framkalla fingeravtryck med jodånga
Fruktmörade proteiner
Försvinnande bläck
Hur moget är äpplet?
Höna med gummiben?
Kemi med zinkjodid, del 1: Framställning
Platta yoghurtburkar
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten