آزمایش کوه آتشفشان از اولین آزمایشاتی محسوب می شود که بیشتر دانش آموزان در کلاس علوم در سال های ابتدایی مدرسه تجربه می کنند. این آزمایش در واقع تجزیه یک ماده معدنی به نام آمونیوم دی کرومات است که با گرم شدن مانند یک آتشفشان مشتعل می شود. این آزمایش را می توان به راحتی با استفاده از سرکه و جوش شیرین در منزل انجام داد. یکی از مشخصه های واکنش شیمیایی تولید نور و گرما است، اما هر واکنشی که با شعله همراه باشد لزوماً احتراق نیست.
گاهی اوقات واکنش های دیگری با تولید نور و گرما همراه است، مانند واکنش تجزیه آمونیوم دی کرومات که به آزمایش کوه آتشفشان نیز معروف شده است. در این مقاله قصد داریم تا در مورد این آزمایش اطلاعات بیشتری در اختیار شما قرار دهیم.
مواد لازم برای انجام آزمایش کوه آتشفشان
از جمله موادی که برای انجام این آزمایش نیاز است باید به دی کرومات آمونیوم، شیشه ساعت، بشر، کبریت، ترازوی دقیق و قاشقک یا اسپاتول اشاره کنیم. شاید دوست داشته باشید در مورد دی کرومات آمونیوم بیشتر توضیح بدهیم باید بگوییم که دی کرومات آمونیوم یک ترکیب معدنی است.
در این ترکیب مانند همه کرومات ها و دی کرومات ها، کروم در حالت اکسیداسیون ۶+ است که معمولاً به عنوان کروم شش ظرفیتی شناخته می شود. یون های آمونیوم و یون های دی کرومات دی در تشکیل کرومات آمونیوم به کار گرفته شده اند. البته در این آزمایش استفاده از پتاسیم دی کرومات به جای دی کرومات آمونیوم بلامانع است.
مراحل انجام آزمایش کوه آتشفشان
بعد از مهیا کردن وسایل آزمایش، حالا نوبت به انجام این آزمایش هیجان انگیز رسیده است.
ابتدا جرم مقداری دی کرومات آمونیوم را با استفاده از ترازوی دقیقی که در قسمت بالا به آن اشاره شد، اندازه گیری کرده و ثبت می کنیم. سپس دی کرومات آمونیوم را به شکل مخروطی روی شیشه ساعت قرار دادیم.
کبریت را روشن می کنیم و آن را کاملاً داخل قسمت بالای دی کرومات آمونیوم فرو می کنیم. صحنه جالبی ظاهر شد، گویی یک آتشفشان در حال فوران کردن است.
شاید ابتدای مقاله از خود پرسیدید که کاربرد بشر در این آزمایش چیست. با مشاهده این صحنه و به منظور جلوگیری از پرتاب شدن مواد به بیرون نیاز است که یک بشر بزرگ در اختیار داشته باشیم. مشاهده کردیم که تا زمانی که دی کرومات آمونیوم درون شیشه ساعت بود، واکنش ادامه داشت و ذرات ریز آب روی دیواره داخلی ساعت مشاهده شد.
پس از اتمام آزمایش، جرم پودر سبز باقیمانده را اندازه گیری کرده و متوجه شدیم جرم ثانویه از جرم اولیه دی کرومات آمونیوم کمتر شده است.
نتیجه آزمایش کوه آتشفشان
بر اساس نتایج مشاهده شده این گونه استنباط می شود که این واکنش یک احتراق نیست (زیرا به اکسیژن نیاز ندارد) بلکه یک واکنش تجزیه است که در آن جرم پودر آمونیوم دی کرومات بعد از این که تجزیه شده کمتر شده است. به علاوه، آمونیوم دی کرومات به نیتروژن، بخار آب و پودری جامد و سبز رنگ یا همان کروم اکسید تجزیه شده است.
احتیاطات لازم هنگام انجام آزمایش کوه آتشفشان
مانند تمام ترکیبات کروم شش ظرفیتی بسیار سمی، آمونیوم دی کرومات نیز سرطان زا و بسیار تحریک کننده است. این ترکیب نباید در نزدیکی مواد قابل احتراق قرار گیرد. همچنین توجه داشته باشید که هنگام آزمایش باید دستکش بپوشید و پس از آزمایش دستان خود را با آب و صابون کاملاً شستشو دهید.
کاربرد آمونیوم دی کرومات
آمونیوم دی کرومات در واقع ترکیبی غیرآلی است و به دلیل کاربردش در ایجاد آتش فشان های رومیزی محبوبیت زیادی کسب کرده است. استفاده از این ترکیب غیر آلی در مواد آتش زنه و همچنین عکاسی های نخستین مرسوم بوده است. البته این ترکیب در صنایع شیمیایی و البته لیتوگرافی به عنوان منبع نیتروژن به عنوان یک کاتالیزور در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر کاربردهای این ماده می توان در رنگ آمیزی رنگدانه ها، تولید آلیزارین، آلوم کروم و یا برنزه شدن چرم و تصفیه روغن اشاره کرد.
آزمایش کوه آتشفشان با در اختیار داشتن سرکه سفید و جوش شیرین
آزمایش کوه آتشفشان را می توان با استفاده از مواد ساده ای که در خانه در دسترس است نیز به انجام رساند. برای این آزمایش به سرکه، جوش شیرین، یک ظرف بزرگ برای واکنش و مقداری حوله و دستمال نیاز دارید. برای شروع آزمایش، مقداری جوش شیرین یا بی کربنات سدیم را در ظرفی بریزید. این ترکیب باز قادر است در ترکیب با اسید واکنش شدیدی نشان داده و در اصل منجر به ایجاد آتشفشان های مصنوعی شود.
بعد از اینکه جوش شیرین را داخل ظرف ریختید، با حفظ فاصله از ظرف، سرکه را اضافه کنید. ترکیب این دو ماده باعث واکنش شدید و تولید آب و دی اکسیدکربن می شود. دی اکسیدکربن همان گاز موجود در بطری های نوشابه است و با باز شدن درب آن به سرعت از آن خارج می شود؛ بنابراین در این آزمایش باعث فوران آتشفشانی از مواد می شود و صحنه ای زیبا مانند آتشفشان را برای شما ایجاد می کند.
برای بهتر و مؤثرتر شدن این آزمایش می توانید مقداری رنگ خوراکی را نیز در آب حل کرده و همراه با سرکه به جوش شیرین اضافه کنید. توجه داشته باشید که دستکش و عینک باید پوشیده شده و دور از ظرف آزمایش بایستید تا آسیبی به دست و یا صورت شما وارد نشود. تا زمانی که واکنش کامل نشده است هرگز به ظرف و مواد دست نزنید و همیشه در حضور یک فرد بزرگسال این آزمایش را به انجام برسانید.
توصیه می کنیم آزمایش آتشفشان با استفاده از سرکه و جوش شیرین در فضای باز انجام شود تا گازهای تولید شده وارد محیط خانه نشوند. اگرچه به نظر می رسد که مواد این آزمایش در مقایسه با دی کرومات از کم خطر است، اما باید مراقب باشید که در فاصله خیلی نزدیک به ظرف آزمایش قرار نگیرید. زیرا این احتمال وجود دارد که موادی به سمت شما پرتاب می شوند و منجر به آسیب دیدگی در شما گردند.
سخن پایانی
در این مقاله به بررسی آزمایش کوه آتشفشان پرداخته شد. این آزمایش از جمله آزمایشاتی است هر دانش آموز در سال های اولیه ورود به مدرسه تجربه کرده و با توجه به هیجانی که در آن نهفته است گاهی می تواند مسیر زندگی یک فرد را به سمت رشته شیمی و یا شیمی دان شدن تغییر دهد. به عنوان نتیجه گیری این آزمایش مشاهده کردیم که این آزمایش در حقیقت واکنشی شیمیایی و فیزیکی است که در شروع به مقداری حرارت نیاز دارد. در اصل این واکنش گرما گیر خود یک واکنش گرماده محسوب می شود.
در نهایت توصیه می کنیم که هنگام انجام این آزمایش از حضور یک بزرگ تر در کنار خود بهره برده و از نکات احتیاطی که در این مقاله به آن اشاره شد، غافل نشوید.
