Alkoholers absorption af mikrobølger
En mikrobølgeovn udsender mikrobølger. Vi er vant til, at mikrobølgerne udvikler varme. Men det er ikke alt, en mikrobølgeovn er god til at opvarme. I dette forsøg undersøger vi mikrobølgers absorption i 3 forskellige molekyler.
Teknologi eller teknisk udstyr der bruges i forsøget
I forsøget benyttes en mikrobølgeovn, en analog høj-teknologi. En mikrobølgeovn varmer maden ved at bestråle den med mikrobølgestråler, der har en frekvens ved 2450MHz.
Mikrobølgerne påvirker alle polære molekyler, hvilket typisk vil betyde de vandmolekyler, der findes i vores madvarer. polære molekyler har en positiv og en negativ ende, og når molekylet udsættes for mikrobølgernes elektriske felt, vil det begynde at rotere i takt med, at feltet svinger. Disse svingninger omsættes til varme, idet vandmolekylerne "gnider" op ad hinanden (friktion).Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget
- Prøv at varme alkoholer med endnu længere carbonkæder i mikroovnen. Her er din variabel længden af carbonkæden
- Prøv at udføre dit forsøg med en anden væske som vand. Her er din variabel væsken. Husk at benytte samme volumen væske for forskellige forsøg.
Vejledning til forsøget
VIGTIGT - læs dette sikkerhedsafsnit før du går i gang
Forsøget må kun udføres af en lærer.
Materialer du skal bruge
- Mikrobølgeovn
- Målekolbe
- 3 koniske kolber
- Hexan-1-ol
- Oktan-1-ol
- Decanol
- Termometer
- Stinkskab
Aktivitetsvejledning
- Dette forsøg er et demonstrationsforsøg, der udføres af læreren.
- Afmål 50 ml hexan-1-ol, oktan-1-ol og decanol i hver sin koniske kolbe.
- Noter indholdet på hvert glas.
- Mål temperaturen i hver kolbe, og noter den. Det er lettest, hvis alkoholerne har samme starttemperatur.
- Sæt kolberne i mikroovnen, og giv dem maksimalt 20 sekunder ved fuld styrke. Alkoholerne har et højere flammepunkt end ethanol, men holdes de ved en lav temperatur, er risikoen for brand mindre.
- Tag kolberne ud, og mål temperaturen. Noter forskellen i temperaturstigning.
- Kolberne holdes under udsug, sættes til afkøling i stinkskab efter demonstrationen, og bortskaffes efter timen.
- Husk: Sluk aldrig en eventuel væskebrand med vand. Hav derfor korrekt brandslukningsudstyr parat.
Dataopsamling
Undersøg hvad en alkohol er? hvilke atomer består den af og hvordan er den bygget op. Hvordan er en alkohol forskellig fra andre molekyler?
Prøv at finde en smart måde at skrive alkoholen op på formel.
Kan du se en sammenhæng mellem længden af alkoholen og hvor hurtigt den varmes op? Forklar sammenhængen og vis det evt. i en tabel.
Faglig forklaring
Mikrobølgestråler kan absorberes i et molekyle, hvis det indeholder en polær binding. I et vandmolekyle er der to bindinger mellem oxygen og hydrogen, og de er begge polære. Derfor er vand rigtig godt til at absorbere mikrobølger. I vores madvarer er der næsten altid meget vand, så derfor er mad nemt at varme op med mikrobølger.
Alkoholer er karakteriseret ved at indeholde en såkaldt hydroxy-gruppe. Det kaldes det, når et carbonatom har et oxygenatom bundet til sig, samtidig med at dette oxygenatom har et hydrogenatom bundet til sig. Man kalder det også bare en OH-gruppe. Bindingen mellem O og H, som findes i et vandmolekyle, findes altså også i en alkohol.
I dette forsøg undersøges, hvor meget mikrobølgestråling der kan absorberes i 3 forskellige alkoholer. Den første alkohol har foruden sin OH-gruppe 6 carbonatomer, den næste har 8 carbonatomer, og den sidste har 10 carbonatomer. Det vil sige, at OH-gruppen i den første alkohol udgør en større del af molekylet, end den gør i den sidste alkohol. Derfor bliver den første alkohol nemmere varmet op af mikrobølger, end den sidste alkohol gør.
Interessante links
"How microwave cooking works"(Howstuffworks.com)
Kort introduktion til mikrobølgeovne
Simulering af vandmolekyler udsat for mikrobølger
Kemisk forklaring af opvarmning med mikroovn
Om alkoholer
Navngivning af alkoholer
Navngivning af carbonhydrider