Se genom papper

Tillhör kategori: fysikalisk kemi, spektrum, ljus och färg

Författare: Svante Åberg

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

Brandfarligt Irriterande Miljöfarligt 

Tid för förberedelse: 10 minuter

Tid för genomförande: 10 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Utföres med normal varsamhet

Svårighetsgrad: Kräver viss labvana

Introduktion

I experimentet får du vet hur man kan göra för läsa vad det står på ett papper som ligger i ett igenklistrat kuvert, utan att öppna kuvertet.

Riktlinjer

Experimentet är lämpligt som en demonstration - en trolleriuppvisning.

Säkerhet

Säkerhetsmärkning hexan Brandfarlig I experimentet används hexan, som är mycket brandfarligt. Man bör heller inte andas in hexan under lång tid. Hexan hanteras på samma sätt som bensin.

Hexan får absolut inte spolas ned i avloppet. Det medför explosionsrisk och förorenar vattnet i naturen. Spara i stället hexanen i en glasflaska till ett annat experiment.

Om du ändå måste bli kvitt hexanen gör du det bäst genom att att låta det avdunsta i en öppen skål i dragskåp eller utomhus. Större mängder hexan bör dock sändas in för destruktion. Kontakta din kommun för närmare information.

Materiel


Förarbete

Häll upp hexan i skålen, till 3 mm djup, innan publiken kommer in. Täck skålen med en skiva för att förhindra avdunstning. Göm skålen bakom skärmen, osynlig för publiken men åtkomlig för dig när du utför tricket.

Utförande

  1. Se till att skålen med hexan är gömd för publiken, men åtkomlig för dig bakom skärmen.
  2. Låt någon i publiken undersöka det tomma kuveret för att förvissa sig om att det inte är något lurt med det.
  3. Be någon i publiken skriva en siffra eller annan text på papperlappen utan att visa dig vad.
  4. Låt personen i fråga stoppa in lappen i kuvertet och klistra igen det.
  5. Låt någon annan undersöka kuvertet för att intyga sig om att det verkligen inte går att läs vad som står på lappen.
  6. Nu tar du kuvertet och, utan att publiken kan se det, stoppar det i hexanen. Då blir kuvertet genomskinligt så du kan läsa texten.
  7. Låtsas fundera intensivt, medan du låter hexanen avdunsta från brevet, tills det torkat.
  8. Återlämna sedan kuvertet till publiken som får förvissa sig om att kuvertet inte öppnats.
  9. Avslöja texten på papperet och låt sedan någon öpnna kuvertet och se att det stämmer.

Använd inte bläck! Observera att bläck från kulspetspennor är lösliga i organiska (opolära) lösningsmedel som hexan och bensin. Om man har skrivit med bläck kommer skriften att flyta ut och bli oläslig.

Variation

Du kan använda rengöringsbensin i stället för hexan, men absolut inte bensin som används som bränsle till bilar. Rengöringsbensin finns att köpa i matbutiken på hyllorna för rengöringsmedel och används normalt för borttagning av feta fläckar på kläder.

Förklaring

Orsaken till att papperet blir genomskinligt är inte helt klarlagd, men en trolig förklaring är följande:

Papper består av ett virrvarr av fibrer som reflekterar ljuset åt alla möjliga håll. Det gör att papperet ser vitt och ogenomskinligt ut. När mellanrummen mellan fibrerna fylls ut med vätska ändras brytningsindex så att ljuset inte viker av och reflekteras lika mycket. Man kan då se genom papperet. När hexanen sedan avdunstar återgår papperet till sin vanliga, ogenomskinliga, form.

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Snö och is reflekterar ljus på samma sätt

Man kan jämföra experimentet med snö och is. I snön, som innehåller mycket luft, reflekteras ljuset många gånger av de små snökristallerna, så att vitt ljus återkastas. I is därmot går ljuset rakt fram och därför ser isen klar ut.

Skulle vatten fungera?

I princip kan man använda vatten för att åstadkomma genomskinlighet. Papperet innehåller dock tillsatser som ska göra papperet starkt, hindra bläck från att flyta ut och för att göra papperet något vattenavstötande. Vattnet förmår därför inte fylla ut alla porer. Opolära lösningsmedel verkar däremot inte påverkas av tillsatserna [1].

Ett annat problem är att vattnet inte avdunstar lika lätt, så du skulle genast bli avslöjad av det fuktiga kuvertet. Vatten, som är ett polärt lösningmedel löser dessutom upp klistret som man förslutit kuvertet med. Det sker enligt reglen "lika löser lika". Klistret är nämligen också polärt. Hexan däremot är opolärt och löser därför inte upp klistret.

Opolära lösningsmedel

Många opolära lösningsmedel är uppbyggda av kolvätekedjor där ( -CH2- )-grupper utgör ryggraden. Enklaste gruppen av kolväten kallas alkaner och har den generella formeln CnH2n+2. Hexan, som du ser i figuren nedan, är en alkan med 6 kolatomer.

Hexan

Kolvätegrupperna attraheras endast svagt av vattenmolekylerna. Attraktionen mellan vattenmolekyerna är däremot stor. Kolväten löser sig väldigt dåligt i vatten därför att vattenmolekylerna hellre binder till varandra än till kolvätet. Kolvätet får, så att säga, inte vara med. Däremot är lösligheten för kolväten bra i fetter eftersom fetter och kolväten liknar varandra kemiskt.

Det är också vanligt med diverse olika grupper som sitter på kolvätekedjorna. En vanlig sådan är fenylgruppen. Fenylgruppen är en bensenring som saknar en väteatom. Ämnen med sådana bensenringar sägs vara aromatiska. Vanlig bensin innehåller ungefär en tredjedel aromatiska kolväten.

Fett på papper

Fetter är opolära ämnen, precis som hexan. En fettfläck på ett papper gör därför papperet genomskinligt. Fläcktest brukar faktiskt användas för att undersöka om något innehåller fett. Du kan testa mat, t ex, genom att trycka en liten bit mat mot ett papper. Om det blir en genomskinlig fläck som inte torkar så är det troligen fett. Margarin, smör och rapsolja är exempel på fetter i maten.

Fett skulle naturligtvis inte fungera i experimentet med kuvertet eftersom fetter inte avdunstar så lätt. Fläcken blir kvar.

Fläckborttagning

Hexan (liksom bensin) och fett är opolära ämnen. Därför kan man använda hexan för att ta bort fettfläckar på kläder (men använd hellre rengöringsbensin). Det bästa sättet är att fukta tyget i en ring runt fläcken och låta fukten dra med sig fettet in mot mitten. Sedan kan man lägga på potatismjöl och gnugga lite. Potatismjölet suger då upp fettet tillsammans med lösningsmedlet.

Fördjupning

Polaritet

I kemiska föreningar delas elektroner mellan atomerna som ingår i föreningen. Olika grundämnen har olika förmåga att attrahera elektronerna. Denna egenskap kallas elektronegativitet. Generellt sett har metaller låg elektronegativitet och ickemetaller hög elektronegativitet. Tittar man på ickemetallerna så är elektronegativiteten högst hos kväve (N), syre (O) och fluor (F). Lägst elektronegativitet, dvs. de mest elektropositiva grundämnena, finns i grupp 1 nedtill i periodiska systemet.

Polaritet hos molekylföreningar

Elektronegativitet förskjuter elektronmolnet i molekylen

Molekylföreningar är ämnen där ickemetaller har bundits till varandra. Bindningarna är kovalenta bindningar, så kallade elektronparbindningar. Elektronparen bildar elektronmoln som binder samman de två atomerna i bindningen. På grund av olika elektronegativitet hos de olika atomslagen, så förskjuts elektronmolnet mot det mer elektronegativa atomslaget. Om till exempel syre och väte bind till varandra, så är elektronmolnet förskjutet mot syre på grund av dess höga elektronegativitet.

I vätefluorid (HF) är fluor den mer elektronegativa atomen till höger.
CC Benjah-bmm27

Elektronerna är bara förskjutna i bindningen, men flyttar inte över helt och hållet. Men förskjutningen av elektronmolnet gör att en del av molekylen kan vara mer negativ. Eftersom den totala laddningen för en molekyl är noll, så finns motsvarande positiva laddning på den atom som har lägre elektronegativitet. Man säger att bindningen är polär.

Molekylen blir en dipol

Den polära bindningen kan göra att molekylen som helhet blir polär. En sådan molekyl kallas för dipol. Exempelvis är vätefluorid en dipol där fluoret har ett negativt laddningsöverskott (rött) och vätet ett positivt (blått).

Vatten är ett starkt polärt ämne på grund av syrets höga elektronegativitet.
CC

Ett annat exempel är vattenmolekylen där syret har ett negativt laddningsöverskott och vätena ett positivt. Här är det två bindningar till syret, en till vardera väteatomen. Den negativa laddningen på syret är därför summan av de positiva laddningarna på vätena. På grund av att den är vinklad är vattenmolekylen en dipol med den negativa änden vid syret och den positiva mitt emellan väteatomerna.


I koldioxid (CO2, O=C=O)är båda bindningarna mellan kolet i mitten och syret i änden polära, men motsatt riktade. Molekylen som helhet blir därför opolär.
CC
Symmetri kan släcka ut polariteten hos bindningarna

Koldioxid innehåller bindningar mellan kol och syre. Syreatomerna i var sin ända är mer elektronegativa än kolatomen i mitten. Bindningarna är alltså polära.

Koldioxid är en rak molekyl, till skillnad från vattenmolekylen. Dessutom är den polära bindningen mellan kol och syre i den ena änden motriktad motsvarande bindning i den andra änden. De motsatt riktade bindningarna släcker ut varandras polaritet, så att molekylen som helhet blir opolär, trots att de ingående bindningarna är polära.

Detta är exempel på att man måste känna till den tredimensionella strukturen hos en molekyl för att veta om den faktiskt är polär.

I kvävgas (N2) är båda atomerna lika elektronegativa. Bindningen mellan atomerna är därför opolär.
CC
En bindning mellan samma atomslag är opolär

Mellan olika atomslag finns det alltid en viss skillnad i elektronegativitet. Skillnaden kan vara stor eller liten, men inga atomslag av två olika grundämnen har exakt samma egenskaper. Däremot är två atomer av samma atomslag exakt likadana. Det betyder också att bindningen mellan dem är helt opolär. Exempel på sådan molekyl är kvävgas.


Förening mellan metall och ickemetall

I en kristall natriumklorid är den positiva Na+-jonen (lila) omgiven av negativa Cl-joner (grön) och vice versa.
CC Benjah-bmm27
Joner är alltid polära

I föreningar mellan metall och ickemetall är skillnaden i elektronegativitet så stor att en eller flera elektroner hoppat över helt och hållet från metallen till ickemetallen. Kvar blir då positiva metalljoner och negativa ickemetalljoner. Polär betyder ”laddad”. Det innebär att joner, som ju alltid har en laddning, alltid är polära.

Ett typiskt exempel på en jonförening är natriumklorid, dvs. vanligt koksalt. Saltkristallerna är uppbyggda av tätt sammanpackade positiva natriumjoner och negativa kloridjoner. Varannan jon är positiv och varannan negativ för att plus- och minusladdningar ska komma så nära varandra som möjligt. Positiv och negativa laddningar attraherar nämligen varandra.

Några föreningar mellan metall och ickemetall är gränsfall

Några metaller är inte så elektropositiva, dvs. deras elektronegativitet är inte så låg. De finns i periodiska systemen i gränsområdet mellan metaller och ickemetaller. Halvmetallerna är sådana, men även några som betecknas som metaller är ändå inte så elektropositiva.

Ett sådant exempel är silver (Ag). När silver och klorid reagerar till silverklorid (AgCl), så är skillnaden i elektronegativitet för liten för att det ska bildas joner. Men bindningen är ändå starkt polär. Därför är bindningen i silverklorid polär kovalent. Silverklorid är visserligen ett polärt ämne, men inte så starkt polärt. Lösligheten i vatten är därför dålig.

material på avancerad nivå kommer att läggas in här

Litteratur

  1. Mickey Sarquis och Jerry Sarquis (red.), Fun with Chemistry, Vol 2, 1993, experiment 83, Institute for Chemical Education, Madison, WI.
  2. Testing Fats in Food, Smile Program Biology Index
    http://www.iit.edu/~smile/bi9301.html (2003-06-28)
  3. Gasoline FAQ - Part 2 of 4, Autos/gasoline FAQ
    http://www.faqs.org/faqs/autos/gasoline-faq/part2/ (2003-06-28)

Fler experiment


fysikalisk kemi
Avdunstning och temperatur
Bestäm CMC för diskmedel
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blandningar av lösningsmedel
Blå himmel och röd solnedgång
Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska
Brus-raketen
Den frysande bägaren
Den tillknycklade plåtburken
Den tunga koldioxiden
Diffusionshastigheten hos ammoniak respektive väteklorid - en jämförelse
Diska med äggula
En märklig planta
Enzymaktivitet i ananas
Enzymkinetik för katalas
Ett glas luft
Ett lysande experiment - Kemiluminiscens
Ett målande experiment - att rengöra en målarpensel
Flaskor mun mot mun
Flyter isen i matoljan?
Frigolit i aceton
Fryspunktsnedsättning
Försvinnande bläck
Gasvolym och temperatur
Gelégodis i vatten
Gore-Tex, materialet som andas
Gummi och lösningsmedel
Gummibandets elasticitet
Gör ett avtryck från papper till stearin
Gör kopparslanten skinande ren - med komplexkemi
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur mycket vatten finns i maten?
Håller bubblan?
Identifiera plasten
Kemisk jämvikt hos ett osynligt bläck
Kemiskt snöfall
Klorofyllets röda fluorescens
Koka vatten i en spruta
Kondomen i flaskan
Kristallodling
Kristallvatten i kopparsulfat
Ljuset under glaset
Lödtenn 60
Löslighet och pH - En extraktion
Maizena gör motstånd
Majonnäs - en emulsion
Maskrosen som krullar sig
Matoljans viskositet och omättade fettsyror
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Molnet i flaskan
Målarfärgens vattengenomsläpplighet
Mät CMC med hjälp av droppstorleken
När 1 plus 1 inte är 2
När flyter potatisen?
Olja som lösningsmedel
Osmos i ett ägg
Osmos i potatis
Osynlig gas
pH i kokt mineralvatten
Platta yoghurtburkar
Salta isen
Saltat islyft
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Stärkelse och vatten - fast eller flytande?
Såpbubblor
Tillverka din egen glidvalla
Tillverka en ytspänningsvåg
Trolleri med vätskor
Undersök en- och flervärda alkoholer
Utfällning av aluminium
Utsaltning av alkohol i vatten
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför smäller inte ballongen?
Vattenrening
Vattenvulkan
Visa ytspänning med kanel
Vispa grädde
Värmeutvidgning
Åka hiss
Ägget i flaskan
Älskling, jag krympte ballongen

spektrum, ljus och färg
Blå himmel och röd solnedgång
Cyanotypi - den gammeldags blåkopian
Dokumentäkta bläck ur te
Ett lysande experiment - Kemiluminiscens
Falu rödfärgspigment ur järnvitriol
Framkalla fotopapper
Färga ullgarn med svampar
Färgämnen i M&M
Gör din egen limfärg
Klorofyllets röda fluorescens
Osynligt bläck
Pelargonens färg
Regnbågens färger med Rödkåls-indikator
Tillverka Falu rödfärg enligt gammalt recept
Tillverka fotopapper
Varför färgas textiler olika?
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten