home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / sci / chem-faq / part4 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  2004-01-16  |  63.6 KB

  1. Path: senator-bedfellow.mit.edu!bloom-beacon.mit.edu!newsswitch.lcs.mit.edu!newsfeed.mathworks.com!enews.sgi.com!news.xtra.co.nz!newsfeeds.ihug.co.nz!ihug.co.nz!news.comnet.co.nz!not-for-mail
  2. From: Bruce Hamilton <B.Hamilton@irl.cri.nz>
  3. Newsgroups: sci.chem,sci.answers,news.answers
  4. Subject: Sci.chem FAQ - Part 4 of 7
  5. Followup-To: sci.chem
  6. Date: Thu, 15 Jan 2004 22:10:47 +1300
  7. Organization: Industrial Research Limited
  8. Lines: 1218
  9. Approved: news-answers-request@mit.edu
  10. Expires: 15 Feb 2004 00:00:01 GMT
  11. Message-ID: <j7mc00hfvco369p5dgq2h7rbsrktu6c5sk@4ax.com>
  12. Reply-To: B.Hamilton@irl.cri.nz
  13. NNTP-Posting-Host: ippool31-189-irl.remote.irl.cri.nz
  14. Mime-Version: 1.0
  15. Content-Type: text/plain; charset=us-ascii
  16. Content-Transfer-Encoding: 7bit
  17. X-Trace: news.comnet.co.nz 1074157848 19207 131.203.243.189 (15 Jan 2004 09:10:48 GMT)
  18. X-Complaints-To: usenet@news.comnet.co.nz
  19. NNTP-Posting-Date: 15 Jan 2004 09:10:48 GMT
  20. X-Newsreader: Forte Free Agent 1.93/32.576 English (American)
  21. Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.chem:239413 sci.answers:15724 news.answers:264289
  22.  
  23. Archive-name: sci/chem-faq/part4
  24. Posting-Frequency: monthly
  25. Last-modified: 22 October 1999
  26. Version: 1.17
  27.  
  28. Subject: 15. Chemical Demonstrations 
  29.  
  30. 15.1  Are there any good compilations of demonstrations? 
  31.  
  32. Yes. Good places to start are the four volume "Chemical Demonstrations"
  33. by B.Z.Shakhashiri [1], the two volume "Chemical Demonstrations - A
  34. Sourcebook for teachers" by Summerlin and Ealy [2], or "Chemical Magic"
  35. by Ford and Grundmeier [2a]. The Journal of Chemical Education is also an 
  36. excellent on-going source of novel demonstrations and developments of 
  37. traditional demonstrations. 
  38.  
  39. 15.2  What are good outdoor demonstrations for under 12s?
  40. 15.3  What are good outdoor demonstrations for over 12s? 
  41. 15.4  What are good indoor demonstrations for under 12s?
  42. 15.5  What are good indoor demonstrations for over 12s? 
  43.  
  44. While waiting for a promised contribution, here is my only contribution,
  45. and some from my sci.chem archives. Unfortunately, enthusiastic editing
  46. by others allows some of the culprits to go uncredited :-).
  47.  
  48. The ability of water-miscible solvents to mask the hydrophobic nature of 
  49. Goretex can be demonstrated. Goretex is just a porous PTFE, the same 
  50. material as PTFE filters - such as Millipore HF. You can easily filter 
  51. liquid water through porous PTFE, provided the filter is previously wetted
  52. with a water-miscible solvent ( usually ethanol ). If a filter is set up on 
  53. a vacuum flask, ensure the filter is completely wetted with ethanol, turn on 
  54. the vacuum, and immediately add water - it rapidly filters through. Once it 
  55. has stopped, it only takes about 15 seconds for the air to dry the filter, 
  56. then ask a student to filter more water from the same flask. No chance. 
  57. Pour off the water, surreptitiously add a few mls of ethanol, immediately 
  58. followed by the same water - and watch it filter through again :-). 
  59.  
  60. This is the nearest equivalent our laboratory has to the workshop practice
  61. of sending an apprentice out to purchase a spark plug for a diesel engine. 
  62. It does relate slightly to the real world - indicating why "breathing"
  63. fabrics like Goretex should not be used with solvents. 
  64.  
  65. From: brom@yoyo.cc.monash.edu.au (David Bromage) Date: Tue, 14 Sep 1993
  66. Subj: Re: Need: A safe chemical display 
  67.  
  68.   The so-called "Blue Bottle Reaction" might be useful.
  69.  
  70.   Half fill a 1 litre flask with water and add 10g of NaOH, then add 10g
  71.   of glucose and up to 1ml of 1% methylene blue. Stopper the flask and
  72.   swirl gently to dissolve the contents. On standing for a few minutes the
  73.   solution should turn colourless. When the flask is shaken the solution
  74.   will turn blue then decolorise on standing.
  75.   Methylene blue exists in solution as a reduced colourless form and an
  76.   oxidised blur form. The initially blue dye is reduced by the alkaline
  77.   form of glucose and re-oxidised by dissolved oxygen. When the solution
  78.   is shaken, atmospheric oxygen enters into solution at a more rapid rate
  79.   than when left standing. The dye acts here as a catalyst whose colour
  80.   indicates the redox state.
  81.  
  82. [ This demonstration, and different coloured versions of it, have recently 
  83. been discussed in the J.Chem.Ed.[3]. ]
  84.   
  85.   How about a chemical garden?
  86.  
  87.   Make up (or dilute a commercial preparation) of sodium silicate to
  88.   1.1g/ml. Place this solution in a large glass container then add 'lumps'
  89.   or large crystals of salts to be grown. Lumps should not be more than
  90.   0.5cm in diameter. As a salt dissolves it forms an insoluble silicate
  91.   which forms a membrane around the lump of salt. The membrane is
  92.   permeable to water which enters and dissolves more salt. The resulting
  93.   pressure bursts the membrane releasing more salt solution to form more
  94.   membrane. As the salt solution is less dense than the silicate solution,
  95.   the membrane grows as a convoluted vertical tube.
  96.  
  97.         Salt                     Colour        Growth time 
  98.   Ferric chloride                brown           1 hour
  99.   Ferrous sulphate             grey-green        3 hours
  100.   Cobalt chloride                purple          5 hours
  101.   Chromium chloride            grey-green        6 hours
  102.   Nickel sulphate            yellow-green      ~24 hours
  103.   Cupric sulphate                blue          ~24 hours
  104.   Potassium aluminium sulphate   white          ~1 day
  105.  
  106.   To produce a "garden" which is not completely overgrown with the faster
  107.   species it is necessary to take growth rates into account. Distilled
  108.   water should be used as Ca and Fe in tap water can cause cloudiness.
  109.  
  110.   If you really want oscillating reactions, I know of two.
  111.  
  112.   A. Iodate reaction.
  113.   Make up 3 solutions
  114.   1) Dilute 200ml of 100 vol hydrogen peroxide to 500ml
  115.   2) dissolve 21g of potassium iodate (KIO3) and 1.5ml of conc sulphuric
  116.      acid in 500ml of water.
  117.   3) Dissolve 7.8g of malonic acid and 1.4g of manganese sulphate in 400ml
  118.      of water and add 1.5g of starch in 100ml of water.
  119.  
  120.   Add equal volumes (50-100ml) of each solution to a flask in any order.
  121.   Colourless-blue oscillations should start within 2 minutes. If not, try
  122.   10-20% variations in relative volumes. (try increasing 2 first).
  123.   Oscillations should last up to 10 minutes but I my experience have lasted
  124.   up to 3 hours.
  125.  
  126.   B. The Belusov reaction 
  127.   Prepare 5 solutions.
  128.   1) 58g of malonic acid on 500ml of water
  129.   2) 6M sulphuric acid
  130.   3) 21g of potassium bromate (KBrO3) in 500ml of water
  131.   4) Dilute 5ml of solution 2 to 500ml then add 1.75g of cerous sulphate.
  132.   5) 1.6g of 1,10-phenanthroline and 0.7g of ferrous sulphate in 100ml of
  133.      water (or commercial ferroin solution to 0.025M)
  134.  
  135.   Mix together 50ml of 1 to 4 and 5ml of solution 5. Blue-pink oscillations
  136.   should start within a few minutes.
  137.  
  138.   For either oscillating reaction the choice exists of complete mixing with
  139.   uniform oscillations or waves of colour (eg in a measuring cylinder).
  140.   Some interchange of reagents is possible. The Bray reaction omits
  141.   malonic acid from the Iodate reaction. Malonic acid can be replaced by
  142.   citric or succinic acids. 
  143.  
  144. [ There have been several good discussions [4,5], and recipe compilations 
  145. [6], for many popular oscillating chemical reactions.]  
  146.  
  147.   A particularly dramatic 'trick' is not to burn paper. Make up a solution
  148.   containing 57% v/v ethanol and 43% v/v water with 5% w/w sodium
  149.   chloride. Soak a filter circle in the solution and hold it near a flame
  150.   (with tongs) just long enough to ignite. After the flames die down the
  151.   filter circle will still be intact. The ethanol burns but just enough
  152.   water remains in the paper to prevent ignition. NaCl is added to provide
  153.   a more convincing flame. To add drama, 'burn' a banknote - but ensure
  154.   that all of the note, especially the corners, is soaked. 
  155.  
  156. From: lmartin@uclink.berkeley.edu (Lonnie C Martin) Date: 17 Feb 1993
  157. Subj: Re: Growing a Silver Tree in Beaker?
  158.  
  159.   In article <...> xslkkk@oryx.com (kenneth k konvicka) writes:
  160.   >Am trying to do a demo for elementary school kids.  How do you grow a tree 
  161.   >of silver using copper wire(?) submerged in a solution of AgNO3?  Saw one 
  162.   >in high school physics class about a thousand years ago at good ol' Reagan 
  163.   >HS, Austin, Tx.  Was really beautiful.  The silver formed nice large 
  164.   >plates.  Any demonstration books you could steer me toward? 
  165.  
  166.   What you have described is about all there is to it. I do this 
  167.   demonstration for the chemistry classes here at Berkeley about twice a 
  168.   year, or so. Just make a "tree" out of copper wire (you might clean it 
  169.   with sandpaper or steel wool) so that it will fit into a beaker of your 
  170.   choice (we use 4 litre here), and pour in the silver nitrate solution. 
  171.   I think we use 0.1 molar, but as long as the concentration is fairly close 
  172.   to that, it will work just fine.
  173.  
  174.   It is not necessary to make the tree very "bushy".  The silver will fill it
  175.   out nicely with fuzzy thick hanging globs of crystals.  The solution will
  176.   change from colourless to blue, as copper nitrate is formed. A very nice
  177.   experiment.  You can expect this to take on the order of an hour to get
  178.   fully developed.
  179.  
  180. From: flatter@rose-hulman.edu (Neil Flatter)   Date: Tue, 14 Sep 1993
  181. Subj: Re: Need: A safe chemical display
  182.                                                                          
  183.   We use cobalt (II) chloride in a saturated sodium chloride solution to 
  184.   demonstrate cooling coils.  It changes from red/pink to a blue/purple when 
  185.   heated and reverses as it is cooled.  We cycle it through a condenser from 
  186.   a distillation to illustrate that portion of a simple set-up.
  187.  
  188. Subject: Stupid lab tricks -Compiled-  VERY LONG   Date: 7 Jul 92
  189.  
  190. From: Nazman <nasadk@rpi.edu>
  191.  
  192.   Ever try taking an empty ditto fluid can, put some water in it, heat it 
  193.   until steam is coming out, cap it back up and let it cool off?. You would
  194.   be surprised what a little air pressure can do. That one amazed me when I 
  195.   was young.
  196.  
  197.   I was amazed again when I saw a brief description on TV of how science 
  198.   teachers are trying to make science fun again. Four teachers on stage, set 
  199.   up a few ring stands and a few bunsen burners, and placed a 55 gallon oil 
  200.   drum on top. Boiled the water, capped it. Put a hell of a dent in the drum 
  201.   when it collapsed.
  202.  
  203.   A favourite of mine requires a little preparation, but is great fun. Try 
  204.   tearing an aluminum can in half. Kinda difficult. Now, if you take an empty 
  205.   can, gently score around the circumference on the inside, (the inside is 
  206.   coated to prevent a reaction between the soda and the can) and fill the can 
  207.   with a solution of warm water and Copper(II)Chloride (CuCl2) so that the 
  208.   solution is just above the score mark. Let this sit for a few minutes.
  209.   You are done with the solution when the outside of the can appears brownish
  210.   (blackish) where the score mark is. Gently pour out the solution (keep it)
  211.   and let the can sit. When ready, hold the top of the can in one hand and 
  212.   the bottom in the other, and break like you are breaking a stick in half.
  213.  
  214.   Two bits of advice :
  215.   BE CAREFUL!. You will end up with the sharp edge of the can, which can cut 
  216.   severely!
  217.  
  218.   Try this ahead of time just to make sure you get it right. Wait too long,
  219.   and when you pick up the can, it will split due to the weight of the 
  220.   solution. Don't wait long enough and it won't work. My guess is about 
  221.   5 minutes
  222.   
  223.   P.S. This is more of a demonstration of structure of an aluminum can, but
  224.   if you want to demonstrate the "strength" before you rip it in half, place 
  225.   the can on the floor, so it is sitting like it normally would, and balance 
  226.   on one foot off the top of the can. It helps to have something nearby to 
  227.   hold on to, and the can cannot have any dents. You would be surprised how 
  228.   strong an empty can is. I weigh about 190 lbs, and have stood on an empty 
  229.   soda can for 30 seconds, get off the can, and not have it collapse. This 
  230.   takes some practice, so give it a try.
  231.  
  232. From: A_ROSATI@GUVAX.GEORGETOWN.EDU  <Anthony V. Rosati>      
  233.  
  234.   You can followup the bromophenol blue trick by brewing a cup of tea
  235.   and, while they watch, add some lemon juice. The color will lighten.
  236.   There is an indicator in tea that changes with the acidity of
  237.   ascorbic acid.
  238.  
  239.   Another neat trick is to demonstrate the dehydration capacity of
  240.   concentrated sulfuric acid. Take a 500 mL beaker about one third full
  241.   of white table-sugar. Then add about a half-inch to one inches worth
  242.   of concentrated sulfuric acid. (This demonstration _MUST_ be conducted
  243.   in a hood) Let it sit for about five minutes. Within that time, the
  244.   sulfuric acid will seep in, start turning the color of the sugar
  245.   brown, and then black, followed by an intense, hot dehydration. The
  246.   sugar will start to form a jet black, smelly, sticky column that rises
  247.   out of the beaker. It is really impressive.....
  248.  
  249.   You might want to also look up "oscillating reactions" in your
  250.   chemistry library. Many of these are simple to set up and generate
  251.   neat color cycles that would impress the kids!
  252.  
  253. From: mfrancis@ucsd.edu < Lyn Francisco >
  254.                           
  255.   1.  Take a balloon, blow it up, tie it, then stick it in a vat of
  256.   liquid nitrogen.  Wait until it shrinks (around 3 s or so), take it
  257.   out, and then watch it inflate in your hands.  This will very nicely
  258.   illustrate the relation between temperature and pressure.
  259.  
  260.   2.  We did this during a demonstration to let the world know about
  261.   ACS on campus.  Take a large container (like one of those 10-gallon
  262.   water containers, cut in half or something), fill it up with water,
  263.   then put in one can of the original Coke and one can of diet Coke.
  264.   Make sure that both cans are unopened.  Now, drop a few pieces of
  265.   dry ice in the container.  The original Coke should drop to the
  266.   bottom, and the diet Coke stay up toward the top.  It was cool, and
  267.   attracted all the frat-types and non-science people to our table.
  268.     
  269. From: dfield@nike.calpoly.edu < Dan Field >
  270.  
  271.   If you really want to fire them up, my favorite has always been the 
  272.   hydrogen balloons. Just fill up several balloons, one color with air or 
  273.   He, another with H2, and another with 2H2 + O2. You can fill them ahead of 
  274.   time, or better yet if demonstration time allows, use the products of one 
  275.   of your demonstration reactions to fill the balloons.  Light a candle on 
  276.   a  L O N G  stick, dim the lights, and pop!, boom!,  B  O  O  O  M !!.  
  277.   You'll have instantly created little monsters, young pyromaniacs virtually 
  278.   guaranteed to associate some excitement with chemistry. 
  279.  
  280. [ Warning - the sound level of such explosions has recently been found to  
  281.  exceed health and safety guidelines, and people should read the article
  282.  before demonstrating this experiment to students or children [7]. ]
  283.   
  284. From: edremy@d31ha0.Stanford.edu < Eric R.>
  285.         
  286.   There are lots of things you can do with liquid N2.  Try freezing a
  287.   banana and using it as a hammer.  (Follow by using an unfrozen banana:
  288.   kids love it!)  Simply adding some to a test tube and (lightly!) corking
  289.   it is fun, provided you're careful with the cork.  Shattering a
  290.   superball is also good.
  291.  
  292.   However, my personal favorite for spectacular demos is the HCl fountain.
  293.   Ascii graphics follow
  294.  
  295.  
  296.                         ---------
  297.                         \       /  Top flask is filled with HCl gas
  298.                          \     S   S=rubber stopper w/ hole for needle
  299.                           \   /
  300.                            -|-
  301.                           / | \    Run tube from top into bottom
  302.                          /--|--\   Bottom flask filled with water and
  303.                         /   |   \  acid/base indicator.
  304.                        -----------
  305.  
  306.   MAKE SURE THAT THESE FLASKS ARE VACUUM SAFE!!!
  307.  
  308.   To start this whole extravaganza, inject 20-30 cc of water into the top
  309.   flask.  The HCl gas goes into solution, creating a partial vacuum, sucking
  310.   the water up from the bottom.  As the water spurts out of the tube, it
  311.   collects more HCl (And changes color as it becomes acid) and accelerates
  312.   the reaction...  Quite impressive.
  313.  
  314.   We used to do this for our chemistry magic show every year.  The only
  315.   problem is that the failure mode is somewhat dangerous: One year the
  316.   top flask had a flaw and imploded, sending glass and HCl everywhere.
  317.   Best to do behind a shield
  318.  
  319. From: Bill
  320.   
  321.   I believe that the same thing can be done with ammonia. 
  322.   The same precautions apply.
  323.  
  324. From: ?
  325.  
  326.   Bubble H2 through a soap solution and you get bubbles that float up.
  327.   Have them float through a bunsen burner flame suspended over the table and
  328.   they explode. VERY NEAT effect.
  329.  
  330. From: joec@morgan.com <Joe>
  331.  
  332.   USUAL WARNINGS: many chemicals are poisonous and some reactions
  333.                   may be difficult to control. Use your head.
  334.  
  335.   Best done indoors
  336.   -----------------
  337.   Dissolve silver nitrate in warm water. Get some copper wire
  338.   and clean it with steel wool. Insert copper wire (preferably coiled
  339.   at one end) in the solution and it will immediately dull. Some time later,
  340.   silver crystals will be CLEARLY visibly growing on the copper.
  341.   The best effect is to let it sit overnight. The resulting
  342.   effect is downright beautiful
  343.  
  344.   Dissolve Cobalt Chloride in warm water. Put some Aluminum foil
  345.   in it and watch it tarnish. Clean, polished Aluminum works
  346.   best but household aluminum foil also works (just slower).
  347.   The Aluminum slowly disappears and Cobalt metal shows up at the bottom.
  348.   This is a slow one but it does work.
  349.  
  350.   Light an alcohol lamp, i.e. denatured alcohol and bring a magnet near
  351.   the flame but not above it- to the side. Watch the flame get pulled in
  352.   the direction of the magnet.
  353.  
  354.   Sprinkle iron filings over the same alcohol lamp and watch sparks fly!
  355.  
  356.   Ignite some Magnesium ribbon and drop into an atmosphere of CO2. It
  357.   will continue to burn with lots of noise and sparks. Carbon dust will
  358.   rain down as a byproduct.
  359.  
  360.   Mix water and household (3 in 1) oil. Note the phase boundary.
  361.   Add soap and shake. Watch the phase boundary disappear.
  362.  
  363.   Heat up a piece of blackboard chalk with a propane torch. Chalk
  364.   is CaCO3 - heating it up will drive off CO2, leaving CaO (also known
  365.   as lime). Heating up lime will cause the it to emit a whitish light,
  366.   which is where the phrase 'limelight' comes from. 
  367.   [ Note - not all blackboard chalk is CaCO3 - test carefully first ]
  368.  
  369.   Do these outdoors:
  370.   ------------------
  371.  
  372.   Get some KMnO4 and pour into a small pile. Depress the center of
  373.   the pile slightly and add a drop or two of Glycerine and stand back.
  374.   Something between 1-5 minutes later, it will burst into flame.
  375.   When it dies down, drop some more glycerine on it to have it flare up
  376.   again. Be careful disposing of the KMnO4 left over - its a powerful
  377.   oxidizer.
  378.  
  379.   We also do THERMITE periodically (Aluminum powder and rust). Details for
  380.   those who ask - it burns *BRIGHT* and *HOT*.
  381.  
  382.   Drop some dry ice chunks into a 2 liter PLASTIC soda bottle 1/2 full with
  383.   warm water which is then quickly sealed. Get at least 50' ft back rather
  384.   quickly. The pressure will build up and detonate with a LOUD *BOOM* after
  385.   a brief and unpredictable time. The bottle will break into many hundreds
  386.   of parts (don't use GLASS!) and you will get a mist cloud some 20-30'
  387.   across. Note: It is quite LOUD and may scare a younger audience.
  388.  
  389.   Make Hydrogen soap bubbles and set them off. Get an erlenmeyer flask and
  390.   fit a cork into the top and route a glass tube through the tube and
  391.   have it bend down and into a jay of soapy water. Remove the cork and
  392.   drop in Zinc metal and pour in somewhat dilute HCl. Put the
  393.   cork back in and let the H2 bubble into the soapy water. This will
  394.   make H2 soap bubbles. Let them break free and ignite them with a light
  395.   match on long pole.
  396.  
  397.   Thermite reaction
  398.  
  399.   First of all....this is a fairly vigorous reaction so take the usual
  400.   precautions:
  401.   1-Do it outside, preferably on sand or dirt. Since it burns at 4000 degrees
  402.     fahrenheit, it will melt most anything. By the way, a nuclear explosion
  403.     burns at 8000 and the surface of our Sun burns at 10000. It will readily
  404.     melt rock salt, beach sand, etc.  You get the idea.
  405.   2-It can spray sparks around. Keep it away from combustible materials. The 
  406.     burning sparks are either molten Aluminum or molten Iron.
  407.   3-It is VERY bright so you shouldn't stare at it.
  408.   4-It puts out lots of smoke.
  409.  
  410.   Here is how I do it.
  411.  
  412.   Ingredients:
  413.   1-Aluminum powder
  414.   2-Iron Rust (Red-Fe2O3).
  415.  
  416.   Grind carefully and separately into a powder-like consistency.
  417.   Mix in roughly equal proportions, by volume with an excess of rust.
  418.   Mix thoroughly to get an even color.
  419.   Pour the powder mixture on the ground in a pile.
  420.   Get magnesium ribbon and lay it on top of the pile, and press partially
  421.   into the pile. Do not smother the Mg ribbon. Ignite the ribbon with a 
  422.   propane torch and get back quickly.
  423.  
  424.   When done, be careful...it will leave molten, glowing red iron as a 
  425.   byproduct.
  426.   You can make rust by mixing household clorox with steel wool pads and let 
  427.   sit overnight and then filtering out the rust.
  428.   Have fun and be careful.
  429.  
  430.   Usual disclaimers apply
  431.  
  432. From: gallivan@after.math.uiuc.edu < Justin Gallivan >
  433.  
  434.   This works nicely with soap bubbles in a dish.  If you have the H2 and O2
  435.   tanks available, Try a few with the H2 only which makes a nice quiet
  436.   flame and add the O2 later for a little shock value.  You may want to
  437.   try this first for safety's sake but it always went off without a hitch in
  438.   my general chemistry days.
  439.  
  440. From: Rob 
  441.  
  442.   I hope I'm not too late.  An extremely simple trick is done with a chunk 
  443.   of styrofoam (larger the better) and some acetone, which is an excellent
  444.   theta-solvent for styrofoam.
  445.  
  446.   Simply spray the acetone out of a bottle onto the styrofoam, and the
  447.   styrofoam rapidly decomposes, losing its structure, and appears to
  448.   actually be melting.  It is quite a "dramatic" demonstration, and can be
  449.   offset against how nicely styrofoam coffee cups hold water/coffee, but not
  450.   acetone.
  451.  
  452. From: ?
  453.   
  454.   I thought this one was neat...
  455.  
  456.   Take a bottle (should be reasonable size, like a ketchup bottle)
  457.   fill it to within 2" of the top, color light blue (not opaque!)
  458.   with methylene blue.  Drop in a NaOH pellet and a few drops of
  459.   Karo clear syrup.  Other reducing sugars might work; I just know
  460.   it works with this syrup.  (Or did; the last time I tried it was
  461.   almost 20 years ago, and they may have changed the formula since
  462.   then.)
  463.  
  464.   Over a period of a few minutes, the blue color will fade.  Shake
  465.   the bottle, and suddenly it's blue again.  Leave it, and it will
  466.   slowly fade.  It'll last for a couple of days, until random
  467.   microbes do in the sugar I suppose.
  468.  
  469. From: ? 
  470.  
  471.   A "Bottle of fire" for lighting bunsen burners and such:
  472.  
  473.   Get a dark, heat-resistant glass bottle, and put just enough pentane
  474.   in it to wet the sides.  (i.e., rinse it with pentane and dump out
  475.   the excess.)  Light the top of the bottle.  The flame will burn down
  476.   into the neck of the bottle a little, but be almost invisible to the
  477.   audience.  Pick up the bottle, turn it over, and flames will pour
  478.   out.  Set it down, and the flames seem to go out.
  479.  
  480.   When Dr. Toffel did this, someone said "There's something in the
  481.   bottle!" He said "Nope," poured some water from the faucet into the
  482.   bottle, dumped fire and water into the sink, then showed that the
  483.   bottle would still "pour fire".  (This probably takes some practice.)
  484.  
  485. From: mvp@hsv3.lsil.com < Mike Van Pelt >
  486.  
  487.   Portable bunsen burner:
  488.   Bubble air through a test tube of pentane, and run this to
  489.   your bunsen burner.  You can use a large balloon as your air source,
  490.   or have a vict...  I mean, volunteer, blow through the tube.
  491.  
  492. From: Howard Clase.
  493.  
  494.   One experiment that I like was you make a solution of lead nitrate,
  495.   which is clear, and a solution of some iodide salt (potassium iodide), 
  496.   which is also clear.  When you mix the two of them together you form 
  497.   a yellow solid - lead iodide.
  498.  
  499.   This is only half of it!   If you don't use too much of the chemicals
  500.   to produce your "instant orange juice" - but DON'T let anyone drink it. 
  501.   You will find that the lead iodide will dissolve if you heat the solution.
  502. On
  503.   Cooling it re-precipitates as beautiful golden spangles.
  504.  
  505. From: mgray1@metz.une.oz.au < Matthew Gray >
  506.  
  507.   Another exciting and easy impress all trick is to get two solutions, one
  508.   of Ag(I) and another of Cu(I), usually both hexamine complexes. When 
  509.   these two are mixed, a redox reaction takes place, producing a silver 
  510.   mirror effect. Other reducing metals can be used, such as iron, but I 
  511.   haven't tried these myself.
  512.  
  513. From: ?
  514.  
  515.   Grind some potassium permanganate to a fine powder (to speed up the 
  516.   reaction). Put it in a small heap (1 teaspoon) on a tile, make a dent in 
  517.   the top and pour one drop of glycerine in the hole.  After about 10-15 
  518.   seconds the heap will catch fire.
  519.  
  520. From: torin.walker@rose.com
  521.  
  522.   Here are some that are rather interesting. All of these tests have been
  523.   performed in my workshop and are all safe (with the exception of the 
  524.   handling of HCl and the irritating effect of experiment #2). Experiment #3 
  525.   is by far the most fascinating.
  526.  
  527.   1 Copper Sulfate couple grams in a test tube.
  528.     Sodium Bicarbonate - same as above.
  529.  
  530.     These two liquids are transparent but when mixed, turn into a soft blue
  531.     opaque suspension.
  532.  
  533.   2 Glycerin and HCl
  534.  
  535.     Takes a long time (couple of hours) to complete but when these two clear
  536.     liquids are mixed together, it turns from clear to a deep transparent red
  537.     and slowly goes brown. Warning - this is extremely irritating to the eyes 
  538.     if you are exposed to it for a while - usually, an hour is enough to 
  539.     really get you annoyed.
  540.  
  541.   3 (My favorite) Acetone (you can buy large tins of this stuff (1L) at a
  542.     hardware store in the automotive section (usually with the bondo and 
  543.     other body repair supplies) and styrofoam (a large bag of popcorn type 
  544.     packaging filler will be needed.)
  545.  
  546.     When styrofoam is placed in acetone, the styrofoam ( large volume of 
  547.     styrofoam for a small volume of acetone ) dissolves and becomes a wet, 
  548.     play-dough like substance that feels cold to the touch.
  549.  
  550.     This experiment is harmless unless swallowed :-) and should prove to be
  551.     quite interesting to the students.
  552.  
  553.     The coldness is due to the evaporation of the acetone from your skin 
  554.     (ever use nail polish remover? That's acetone.) The acetone will 
  555.     eventually all evaporate (a 2 inch sphere of this will take a day or two) 
  556.     and the result will be a porous (trapped acetone bubbles) material that 
  557.     can be molded to any shape you wish.
  558.  
  559. From; David O'Driscoll. University of Central Queensland...
  560.  
  561.   Hope someone hasn't already done this one, I have been studying for 
  562.   exams so have not been reading all of them.
  563.  
  564.   The one we use at our high school demos are pH clocks....
  565.   quite good as they are not static displays.
  566.  
  567.   First, take three or four large (1L) beakers and 3/4 fill them then
  568.   take your favourite pH indicators (ones with good colours), and add a
  569.   few drops to them, then add some dilute sodium hydroxide or something
  570.   to make them slightly basic. Next add a handful of dry ice to each beaker.
  571.  
  572.   This creates a nice bubbling mixture with good visual effects, what happens
  573.   is obvious (I hope!!!). Some of the CO2 is dissolved in the water, turning 
  574.   the mixture acidic and when the end-point of the indicator is reached the 
  575.   colour changes - sometimes quite dramatically. The kids seem to like it and 
  576.   the chemistry is not too involved.
  577.  
  578. From:webbb@mbf.UUCP ( Bryan Webb )
  579.  
  580.   I didn't see the originating message of this thread, but from the
  581.   responses that have made it here, I think this is the kind of stuff
  582.   you might be looking for.  In earlier times, I've done these:
  583.  
  584.   1) Place a small pile (several grams) of powdered magnesium on a surface
  585.      you don't care about in an environment provided with plenty of
  586.      ventilation.  On top of this, place a couple of grams of powdered
  587.      iodine (well, as close as you can get to it, though that might not
  588.      be crucial).  Now, put a couple drops of water on the iodine ...
  589.      enough to also contact the magnesium ... and stand back.  The heat
  590.      of the reaction vaporizes some of the remaining iodine into a purple
  591.      vapor.
  592.  
  593.   2) This is pretty dangerous, so be very careful.  Take a couple of grams
  594.      of red phosphorous and place on top of a couple of grams of potassium
  595.      iodate.  Rapidly stand back...  spontaneous combustion.  My experience
  596.      was a time delay of a couple of seconds, but I wouldn't want to count
  597.      on it...  I discovered this accidentally... boy was I surprised.  The
  598.      speed of the reaction may be related to the humidity.
  599.  
  600.   3) Potassium dichromate is normally bright orange at room temperatures.  If
  601.      it is cooled to liquid nitrogen temperatures, it becomes yellow.  If
  602.      heated, it becomes a deeper red color.  I'm not aware of any other
  603.      inorganics that have this range of color change when the temperature
  604.      is varied.
  605.  
  606.   4) Ahhh, my favorite...  When I was in high school, I took the 2nd year
  607.      chemistry class that was offered.  We had the resources of the
  608.      school at our disposal, so long as the experiment we wanted to do
  609.      was "in a book".  The book I had was "Chemistry Magic", and described
  610.      an "experiment" where some cotton balls were placed on a fireproof
  611.      surface, a few grams of Sodium Peroxide was placed on top, and then
  612.      you put a drop or two of water that will wet at least a little bit
  613.      of both the peroxide and the cotton.
  614.  
  615.      It's a long story, but I this experiment worked, at least on other
  616.      cellulose objects like paper towels.  In fact, the fire in the
  617.      metal trash basket was hot enough to melt/burn away the bottom,
  618.      the linoleum underneath, and some of the concrete in the floor.
  619.      The flames formed a "solid" yellow flame and lots of thick white
  620.      smoke (containing NaOH dust).  You really don't want to breathe
  621.      this stuff.  We didn't, anyway :-)
  622.  
  623.   5) Oh, another thing we did in that class was take the gas outlet used
  624.      for the bunsen burners and direct it into a test tube that was
  625.      partially submerged in liquid nitrogen.  (The whole system was
  626.      sealed.)  The gas condenses into a liquid...  the only problem
  627.      was safe disposal.  It helps to plan ahead! :-)
  628.  
  629.   [ Note that nuke@reed.edu subsequently supplied the following warning ] 
  630.     " If you decide to try this be aware that liquid nitrogen will condense 
  631.       liquid oxygen in a vessel open to the air immersed in it. Liquid O2 
  632.       forms explosive mixtures with many organics. IF you still want to try 
  633.       it, immerse the tube in the nitrogen and then immediately run the gas 
  634.       in. only do a little bit. How much you get depends on what proportion 
  635.       of weights of low hydrocarbons the gas contains ( I think methane 
  636.       condenses at this temp, but not quantitatively like some stuff, unless 
  637.       there is a large surface area)."
  638.  
  639.   6) One of my classmates made luciferin [sic].  It's a liquid that
  640.      glows in the dark for about 12 hours.  That was fun too!
  641.  
  642.   Happy researching!              
  643.   Standard disclaimers apply; I'm not sure my company would have hired
  644.   me if they had the foregoing admissions before them.
  645.   Non-standard disclaimers too: I don't recommend you do any of these things
  646.   either.
  647.  
  648. From: fred@theory.chem.pitt.edu < fred >
  649.  
  650.   If you would like to condense out methane gas in a relatively safe way,
  651.   fill a balloon with the gas and THEN condense the gas with liquid N2.
  652.   You can use scissors to cut the balloon, and pour the liquid CH4 into
  653.   a beaker with water in it (notice that it floats, forms ice, etc.) and
  654.   light it.  Only the fumes burn as they mix with atmospheric oxygen.
  655.   This makes a fair "olympic torch."  Wear goggles etc.
  656.  
  657. From: Larry (Call me "Lefty") C
  658.   
  659.   One that can be safely performed with a long enough spatula.
  660.   Mix Calcium Carbide with any strong oxidizer (KMnO4, NaNO3, even MnO2
  661.   works). Proportions aren't real important here.
  662.  
  663.   Using face shield, gloves, lab coat and long spatula, drop a SMALL
  664.   amount (say, 1 gram or so) of this into common household bleach.
  665.   Acetylene and chlorine are evolved, which immediately, uh... exploded
  666.   Delightful chlorinated hydrocarbons result, unfortunately :(
  667.  
  668. 15.6  How do I safely perform the Glowing Pickle experiment?
  669.  
  670. This experiment consists of electrically heating a vegetable that has been 
  671. soaked in a brine solution to conduct electricity. Because this experiment 
  672. involves electricity at dangerous voltages, the experiment should be 
  673. performed on special apparatus under qualified supervision. I'm not going 
  674. to detail the equipment and procedures, as they have been described in
  675. an Journal of Chemical Education article [8]. The experiment has not just
  676. been limited to table salt and pickles, many other vegetables and salts 
  677. that produce different colours have been investigated and described in the
  678. same issue of the Journal of Chemical Education [9]. People intending to 
  679. perform the experiment should obtain both articles.
  680.  
  681. 15.7  How do I make Slime?.
  682.  
  683. " Slime " is a trademarked commodity obtained by cross-linking guar gum and 
  684. borax, and is marketed by the Mattel Toy Corporation. The slime produced for 
  685. demonstrations is usually made by cross-linking a poly vinyl alcohol (PVA) 
  686. product using borate. The normal method is to carefully prepare a 4% 
  687. mass/volume aqueous solution of a hydrolysed high molecular weight PVA
  688. ( >100,000 ) - available from Eastman Kodak. Commercial PVA-based adhesives 
  689. ( such as Elmer's Glue ) will also produce a reasonable quality slime, as 
  690. will polymeric materials that have multiple hydroxyl groups and can form
  691. highly-hydrated gels, such as guar gum - but some experimentation may be 
  692. required to ascertain optimum ratios. 
  693.  
  694. High MW polymers are difficult to dissolve in solvents ( including water ), 
  695. and the best method is to carefully sprinkle the powder over a beaker of 
  696. water that is being gently stirred, and continue gentle stirring until a 
  697. uniform solution with no gelatinous lumps is obtained. 
  698.  
  699. Any grade of borax ( Na2B4O7.10H2O ) can be used to prepare a 4% mass/mass 
  700. aqueous solution. The slime is made by vigorously mixing the two solutions 
  701. in the ratio of 1-2 parts of the borax solution to 10 parts of the PVA
  702. solution using a paddle stirrer. Details of a suitable procedure for use in
  703. classrooms have been published [10]. A firmer, less messy, slime can be 
  704. prepared from an 8% PVA solution - using equal ratios of the 4% borax 
  705. solution [11].
  706.  
  707. The properties of slime indicate that the cross-linking mechanism does not 
  708. consist of strong covalent bonds. Borax hydrolyses in water to form a boric 
  709. acid-borate buffer with an approximate pH of 9.
  710.  
  711.   B(OH)3  +  2H2O  <==>  (B(OH)4)-  +  H3O+    pK = 9.2
  712.  
  713. The borate ion is tetrafunctional when interacting with the alcohol groups
  714. of polyols, and thus builds the cross-linking structure. PVA has about 1-2% 
  715. of 1,2 diols amongst the remaining 98-99% of 1,3 diols. To obtain the desired 
  716. properties, the bonds between the borate and the PVA must be weak, and it is 
  717. believed they are hydrogen bonds ( shown as ... below ). 
  718.  
  719.    PVA         Borate          PVA
  720.  
  721.              H              H
  722.              |              |
  723.        O-H...O        O-H...O
  724.     \ /       \      /       \ /
  725.    H-C         \    /         C-H
  726.     /            B-            \
  727.    CH2         /    \           CH2
  728.     \         /      \         /
  729.    H-C-O...H-O        O...H-O-C-H
  730.     /  |              |        \
  731.        H              H         
  732.  
  733. Although individual hydrogen bonds are weak, the large number of available
  734. OH groups in highly-hydrolysed PVA will result in a hydrated, 3-dimensional, 
  735. gel, rather than a borate precipitate. The continual breaking and reforming
  736. of the bonds under low mechanical stress, and the large amount of water
  737. incorporated into the gel, are responsible for the rheological properties of
  738. the hydrated gel. Slime can be broken down by reducing the concentration of 
  739. borate by titration with a strong acid, and details of such a procedure have 
  740. been recently published [12].  
  741.  
  742. ------------------------------
  743.  
  744. Subject: 16. Laboratory Procedures
  745.      
  746. 16.1  What are the best drying agents for liquids and gases?
  747.  
  748. The Rubber Handbook lists the traditional information on drying agents
  749. that involve on chemical action.  This lists phosphorus pentoxide and 
  750. magnesium perchlorate as the most effective desiccants. However, later 
  751. work by Burfield [1-9] has demonstrated that much of the traditional
  752. information is misleading. He found that the efficiency of the desiccant 
  753. is strongly dependent upon the solvent. He also found that Drierite 
  754. ( anhydrous calcium sulphate ) is only a moderately efficient desiccant for 
  755. organic solvents [9], and that correctly prepared molecular sieves are 
  756. often the preferred desiccant [2]. His publications are highly recommended.
  757.  
  758. 16.2  What is the effect of oven drying on volumetric glassware?
  759.  
  760. Many older laboratory texts insist that volumetric glassware should not
  761. be oven dried because of the danger of irreversible and unpredictable
  762. volume changes. However most modern laboratory glassware is now made of
  763. Pyrex, and work by D.R.Burfield has demonstrated that low temperature
  764. drying does not significantly affect the calibration of volumetric
  765. glassware [10]. He demonstrated that exposing volumetric flasks and
  766. pipettes to 320C, either continuously or thermally cycled, resulted in no 
  767. significant detectable change to the calibration. He concluded that
  768. "oven temperatures in the range of 110-150C should provide efficient drying
  769. of glassware with no risk of discernible volume changes, even after 
  770. prolonged use, providing that Pyrex glass is the material of construction".  
  771.  
  772. 16.3  What does the Karl Fischer titration measure?
  773.  
  774. In 1935 Karl Fischer used the reaction between iodine, sulfur dioxide, and 
  775. water to produce a technique for quantifying water [11]. In aqueous solution, 
  776. the reaction can be presented as I2 + SO2 + 2H2O <=> 2HI + H2SO4.
  777. He used anhydrous methanol to dissolve the I2 and SO2, and added pyridine
  778. to move the equilibrium to the right by reacting the acidic products. 
  779.  
  780. Fischer assumed his modifications did not change the reaction and one mole of 
  781. iodine was equivalent to two moles of water. Smith et al.[12], demonstrated
  782. that both the methanol and pyridine participate in the reaction and one mole
  783. of iodine is equivalent to one mole of water. They suggested two steps:- 
  784. (1)  SO2 + I2 + H2O + 3RN -> 2RN.HI + RN(SO2)O
  785. (2)  RN(SO2)0 + CH3OH -> RN(SO4CH3)H    (where R = base = C5H5 for pyridine)
  786.  
  787. This was further investigated by E.Scholz [13], who proposed:
  788. (1)  CH3OH + SO2 + RN -> (RNH)SO3CH3
  789. (2)  H20 + I2 + (RNH)SO3CH3 + 2RN -> (RNH)SO4CH3 + 2(RNH)I   (where R = Base)
  790.  
  791. The advantage of the Karl Fischer titration is that it has few interferences
  792. and can quantify water from < 1ppm to 100% in diverse samples, ranging from 
  793. gases to polymers. It will measure all water that is made available to the
  794. reagent. the endpoint is usually ascertained using a dead-stop endpoint,
  795. and for low water levels coulometric techniques are used to quantitatively
  796. produce the iodine by anodic oxidation of iodide. The procedures are 
  797. described in detail in ASTM, AOAC etc.
  798.  
  799. 16.4  What does the Dean and Stark distillation measure?
  800.  
  801. The Dean and Stark procedure can be used to measure the water content of
  802. a diverse range of samples, and has been extensively used in industrial
  803. laboratories to measure water in petroleum oils. The technique can measure
  804. % levels of water, but is not as accurate as the Karl Fischer titration,
  805. and is not applicable to samples where the water is not liberated by the
  806. solvent. The sample is mixed with a solvent ( usually a toluene/xylene mix ) 
  807. and refluxed under a condenser using a special receiver. There are two common 
  808. designs of receivers, one for solvents that are heavier than water, and the 
  809. more common one for solvents that are lighter than water - illustrations will
  810. be shown in most laboratory glassware supplier catalogues. 
  811.  
  812. The water and solvent are refluxed, and as they condense the two phases 
  813. separate as they run into the receiver. The water remains in the receiver 
  814. while the solvent returns to the flask. The Dean and Stark technique is also 
  815. useful for removing unwanted water from reactions, eg the synthesis of 
  816. dibutyl ether by the elimination of water from two molecules of n-butanol 
  817. using acidic conditions. An example of this is provided in the preparation 
  818. of dibutyl ether described in Vogel, and detailed procedures for the 
  819. determination of water using Dean and Stark are provided in ASTM and AOAC.
  820.   
  821. 16.5  What does Kjeldahl nitrogen measure?
  822.  
  823. The Kjeldahl procedure is routinely used to measure the protein nitrogen 
  824. content of organic compounds, especially natural foodstuffs. Contrary to 
  825. popular belief, the procedure does not determine total nitrogen on all 
  826. organic compounds, as it is not applicable to materials containing N-O or 
  827. N-N linkages without modifications to the method. This discrepancy is 
  828. becoming of more significance as automated nitrogen analysers using other 
  829. techniques are producing different results because they measure the total 
  830. nitrogen present.
  831.  
  832. The method usually involves high temperature ( 390C ) digestion of the 
  833. sample using concentrated sulfuric acid, a catalyst ( Cu, Hg, or Se ), 
  834. and a salt to elevate the acid boiling point. In some cases 30% hydrogen
  835. peroxide is also used, making the digestion effectively a high-temperature 
  836. piranha solution attack on the organic matter. After digestion, the sample
  837. is made strongly alkaline and the ammonia is steam distilled into a boric 
  838. acid solution, and aliquots are titrated against a standard acid using an
  839. indicator solution endpoint.
  840.  
  841. Some organics compounds require aggressive digestion conditions to make 
  842. all the organic nitrogen available, consequently Kjeldahl procedures should 
  843. not normally be used on samples that may have N-O or N-N bonds. Details of 
  844. procedures for foods are in the AOAC handbooks, and general Kjeldahl 
  845. procedures are detailed in the ASTM volumes. 
  846.  
  847. 16.6  What does a Soxhlet extractor do?
  848.  
  849. The soxhlet extractor enables solids to be extracted with fresh warm solvent 
  850. that does not contain the extract. This can dramatically increase the
  851. extraction rate, as the sample is contacting fresh warm solvent. The sample 
  852. is placed inside a cellulose or ceramic thimble and placed in the extractor. 
  853. The extractor is connected to a flask containing the extraction solvent, and 
  854. a condenser is connected above the extractor. The solvent is boiled, and the
  855. standard extractor has a bypass arm that the vapour passes through to reach 
  856. the condenser, where it condenses and drips onto the sample in the thimble. 
  857. Once the solvent reaches the top of the siphon arm, the solvent and extract 
  858. are siphoned back into the lower flask. The solvent reboils, and the cycle
  859. is repeated until the sample is completely extracted, and the extract is
  860. in the lower flask.
  861.  
  862. There is an alternative design where the hot solvent vapour passes around 
  863. the thimble, thus boiling the solvent in the thimble - this can be a problem 
  864. if low-boiling azeotropes form. Procedures for using soxhlet extractors are 
  865. described ( along with illustrations which might make the above description 
  866. comprehensible :-) ), in Vogel and many other introductory organic laboratory
  867. texts.
  868.  
  869. 16.7  What is the best method for cleaning glassware?.
  870.  
  871. As scientific glassware can be used for a variety of purposes, from the
  872. ultra-trace determination of sub-ppq levels of dioxin, to measuring % 
  873. concentrations of inorganic elements, there is no single cleaning method that
  874. is "best" for all circumstances. Difficult and intractable deposits often 
  875. involve the use of hazardous and corrosive chemicals, and details of the 
  876. necessary safety precautions for each cleaning solution should obtained 
  877. before attempting to clean glassware. The use of heat and/or ultrasonic 
  878. agitation can greatly improve the removal rate of many deposits, especially 
  879. inorganic and crystalline deposits.
  880.  
  881. Whilst the semiconductor industry use piranha solution ( refer Section 
  882. 12.9 ), and several other reactive and toxic chemicals for cleaning, those
  883. reagents can react dangerously with the residues found in laboratories, and 
  884. their use is prohibited in some institutions. Such chemicals should only be 
  885. used after extensive prior consultation with laboratory management and safety
  886. staff - to either identify safer alternatives, or to ensure that appropriate 
  887. protective and safety systems are in place.
  888.  
  889. If the probable composition of material deposited on the glassware is known,
  890. then the most appropriate cleaning agent can be readily selected. There are
  891. several safe aqueous cleaning solutions that are routinely used. If possible,
  892. glassware should be washed or soaked immediately with an appropriate solvent 
  893. for the residue. This will make subsequent cleaning easier, but all traces
  894. organic solvents must be removed before using any cleaning solution.
  895.  
  896. The most common aqueous-based soaking solutions are commercial formulations 
  897. that usually contain alkalis, chelating agents, and/or surfactants, and can 
  898. be used either at ambient temperature, or temperatures up to boiling ( with 
  899. ventilation - caustic fumes are noxious ). These are very effective for 
  900. general grime, most labels, pyrogens, and many common chemical residues, and 
  901. well known examples include RBS-35, Decon, Alconox, and Pyroneg. Their main
  902. advantages are low toxicity and ease of disposal.
  903.  
  904. The next common strategy involves physical abrasion to remove deposits
  905. inside flasks, usually with a bottle brush and an aqueous cleaning solvent
  906. ( like those above ) or a suitable organic solvent. A refinement is to add
  907. sand, pumice, glass spheres, or walnut shell chips, along with some water 
  908. or solvent, and shake vigorously. It's important that the sand should not 
  909. have sharp edges - as it can scratch the glass. It has been suggested that 
  910. table salt in solvent ( eg petroleum spirit, methylene chloride, acetone ) 
  911. is superior, as it doesn't scratch the glass, can be easily removed by 
  912. washing with water, and has minimal disposal problems [14].   
  913.  
  914. The traditional glassware cleaning solution is "chromic acid", and many
  915. analytical chemistry texts detail the preparation [15,16]. Chromium (VI) is 
  916. highly toxic ( mutagenic, carcinogenic ), and disposal is expensive, as all 
  917. solutions containing more than 5 mg/l of chromium are considered hazardous 
  918. waste in the USA. Disposal of chromic acid requires a two-stage process, 
  919. involving bisulfite addition to reduce Cr(VI) to Cr(III), followed by 
  920. neutralisation of the acid. There have also been several reports of 
  921. spontaneous explosions of chromic acid cleaning solutions [17,18,19], 
  922. consequently the use of chromic acid for cleaning glassware is declining,
  923. and several alternative glassware cleaners have recently been evaluated [20].
  924.  
  925. Sodium dichromate dihydrate is usually used to prepare chromic acid, as 
  926. potassium dichromate is less soluble in sulfuric acid. One technique is to 
  927. dissolve 140g of technical grade sodium dichromate dihydrate in approximately
  928. 100 ml of water. Add two litres of technical grade 98% sulfuric acid to a 4-5
  929. litre glass beaker that is sitting in a cold water bath in a fume cupboard. 
  930. Carefully stir the acid gently and pour a few mls of the dichromate solution 
  931. slowly into the acid. Keep repeating the addition every few seconds - after 
  932. the previous dose has been dispersed. As long as the stirring is gentle and 
  933. continuous, little or no splattering should occur, but the solution will 
  934. become quite warm. Allow to cool before storing in a glass-stoppered reagent 
  935. bottle. Always ensure that the stopper is sufficiently loose to release any 
  936. gas pressure. Never use a screw-capped or similar types of sealed containers. 
  937.  
  938. If made correctly, the chromic acid solution should have no precipitate, will 
  939. be a deep red colour, and will last for years in a glass-stoppered bottle. 
  940. Ensure the glassware to be cleaned does not have any residual organic 
  941. solvents. Chromic acid is very effective at around 80C, but an overnight soak
  942. at ambient temperature is commonly used. If the solution develops a green 
  943. hue, it is exhausted and should be disposed of, or regenerated, using 
  944. appropriate procedures. Slowly pouring used acid down a drain with the cold 
  945. water tap fully open is no longer considered appropriate. There is a recent
  946. report of a technique to regenerate chromic acid cleaning solution ( by 
  947. distillation of water and oleum ) that reduces disposal quantities [21]. 
  948.  
  949. The major problems with chromic acid are the multiple rinses, and perhaps 
  950. even alkaline EDTA treatment [16], that are necessary to remove all the 
  951. chromium from glassware - especially if it is required for cell culture or
  952. trace analysis, and the increasing problems of safe and legal disposal of 
  953. spent solutions.
  954.  
  955. An alternative to chromic acid is "Nochromix", which is commercial solid 
  956. formulation that contains 90-95% of ammonium persulfate ( ((NH4)2)S208 )
  957. along with surfactants and other additives. The powder is dissolved in 
  958. water and mixed with 98% sulfuric acid. The solution is clear, but turns
  959. orange as the oxidizer is consumed, and further additions of solid are
  960. routinely required. It is available from Godax Laboratories, New York.
  961.  
  962. A similar bath that is reported to be very effective can be made by the 
  963. addition of 19 grams of reagent grade ammonium persulfate to two litres of 
  964. reagent grade 98% sulfuric acid [22]. Add more ammonium persulfate and acid 
  965. every few weeks, as necessary.  
  966.  
  967. One popular replacement for chromic acid in organic laboratories has been 
  968. alcoholic sodium hydroxide or potassium hydroxide solutions. These remove 
  969. most deposits, with metals and hydrocarbons greases ( Apiezon ), as notable
  970. exceptions. One advantage they have is that they will remove silicone grease
  971. deposits from joints and stopcocks, especially if warmed to 65C, and the
  972. glassware immersed for up to 10 minutes [23]. Prolonged immersion, even at 
  973. ambient temperature, will damage ground-glass joints, dissolve glass sinters, 
  974. and will leave glass surfaces translucent or opaque. The solution can be 
  975. prepared by either adding two litres of 95% ethanol to 120 mls of water 
  976. containing 120 grams of sodium hydroxide [16], or by dissolving 100 grams of 
  977. potassium hydroxide in 50 ml of water and, after cooling, make up to one 
  978. litre [15].  
  979.  
  980. Solutions based on hydrofluoric acid, usually containing 1-5% of HF, also 
  981. rapidly attack glass, and destroy sinters, but are very effective for removal 
  982. of carbonaceous and fine silica deposits. They also remove silicone greases,
  983. but alcoholic caustic solutions are preferred [23,24,25]. Hydrofluoric acid 
  984. is corrosive and extremely nasty if it comes in contact with humans. It 
  985. requires extensive safety precautions before use. For most deposits, only a 
  986. few minutes are required, and ultrasonic agitation often assists the removal
  987. of deposits. Cleaned glassware usually remains transparent. Cleaners 
  988. containing HF should not be used on volumetric glassware.  
  989.  
  990. Another acidic solution, comprising of a 3:1 mixture of concentrated sulfuric
  991. acid and fuming nitric acid, is also extremely effective for removing grease 
  992. and dirt, but also requires extensive safety precautions. The grease and dirt
  993. can often be removed more safely using hot aqueous-based cleaners.
  994.  
  995. If you have intractable organic-based deposits in flasks without standard 
  996. ground glass ( or clear glass ) joints, then some deposits can be carefully 
  997. burned off in a glass annealing furnace. The glass needs to carefully 
  998. follow a slow heating and cooling schedule to minimise thermal stresses and
  999. distortion. My experience has been that standard joints do tend to freeze
  1000. more often after such treatment. Also note that glassblowers may not want 
  1001. to coat their annealing furnace with your rubbish, so they may prohibit 
  1002. the use of their furnace for such activity.
  1003.  
  1004. ------------------------------
  1005.  
  1006. Subject: 17. Preparation of chemicals
  1007.      
  1008. 17.1  Where do I find laboratory-scale procedures for organics?
  1009.  
  1010. The best introductory handbooks are practical textbooks, eg "Organic" Vogel 
  1011. and "EPOC" Vogel. They provide a diverse range of experiments that soon help 
  1012. develop synthetic skills. If you master the preparations in Vogel you are 
  1013. at the stage where you can start to obtain papers from organic chemistry
  1014. journals and reproduce their syntheses. There are also several texts that
  1015. discuss techniques for purifying laboratory chemicals, eg [1] The parameters 
  1016. of common specialist synthetic procedures usually are fully described in 
  1017. specialist texts that will only normally be available in chemistry department 
  1018. libraries ( eg Palladium Reagents in Organic Syntheses [2]). Most educational 
  1019. institutions will have a structured laboratory programme to develop skills.
  1020.  
  1021. 17.2  Where do I find laboratory-scale procedures for inorganics? 
  1022.  
  1023. Most synthetic chemistry of inorganics appears to be devoted more to complex 
  1024. organometallics, superacids and superconductors than common inorganics, but 
  1025. it is worth considering that, of the top fifteen industrial chemicals 
  1026. produced, the only organic compounds are ethylene, propylene, ethylene 
  1027. dichloride and urea. There are specialist texts available that describe how 
  1028. to purify inorganic laboratory reagents, eg [1]. I expect some inorganic 
  1029. chemists to berate me for not knowing the standard inorganic synthesis 
  1030. textbooks. ;-) 
  1031.  
  1032. 17.3  Where do I find industrial chemical process details? 
  1033.  
  1034. The standard text for common processes remains Shreve, and I must admit that 
  1035. I enjoy reading the 1945 first edition to obtain a good overview of an
  1036. industry. McKetta provides excellent process design details, along with
  1037. comparisons of various processes. Kirk Othmer provides an excellent update 
  1038. on the various processes and chemicals used extensively today. Kirk Othmer
  1039. remains the first port of call, but Ullmann is a close second. Both of these
  1040. provide extensive references to more specific texts.
  1041.  
  1042. Industry journals, eg Hydrocarbon Processing, offer annual reviews of the 
  1043. processes used in their industry. Patent literature has to be treated 
  1044. cautiously, as it is not always immediately obvious which patents detail 
  1045. actual viable processes. Chemical engineering texts, eg Perry, provide 
  1046. comprehensive detail of the equipment and operational parameters.   
  1047.  
  1048. ------------------------------
  1049.  
  1050. Subject: 18. Sensory properties of chemicals
  1051.      
  1052. 18.1  How do light sticks work?, and how can I make one?
  1053.  
  1054. From: perks@umbc.edu (Mark Perks)    Date: 15 Sep 1994 
  1055. Subject: Re: Chemiluminescence Sticks
  1056.  
  1057.   Chemical Demonstrations [[1] v.1 p.146- ], by Bassam Shakhashiri, offers a 
  1058.   thorough discussion of Cyalume lightsticks. Professor Shakhashiri is at 
  1059.   the University of Wisconsin, Madison, I believe.
  1060.  
  1061.         "The Cyalume lightstick contains dilute hydrogen peroxide in a
  1062.   phthalic ester solvent contained in a thin glass ampoule, which is
  1063.   surrounded by a solution containing a phenyl oxalate ester and the
  1064.   fluorescent dye 9,10-bis(phenylethynyl)anthracene...When the ampoule is
  1065.   broken, the H2O2 and oxalate ester react.."
  1066.         
  1067. From: chideste@pt.Cyanamid.COM (Dale Chidester)  Date: Mon, 13 Mar 1995
  1068. Subject: Re: How to make chemical light ?
  1069.  
  1070.   The following produce rather spectacular results.  Chemicals are 
  1071.   available through Fluka and Aldrich.  The dyes are expensive.
  1072.  
  1073.   Dyes:-
  1074.   9,10-bis(phenylethynyl)anthracene (BPEA) (yellow) [10075-85-1] Fluka 15146
  1075.   9,10-diphenylanthracene (DPA)             (blue)  [1499-10-1]  Fluka 42785
  1076.   5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene) (red)  [517-51-1]   Fluka 84027
  1077.   
  1078.   Other reagents required:-
  1079.   bis(2-carbopentyloxy-3,5,6-trichlorophenyl)oxalate (CPPO) 
  1080.                                               [75203-51-9]  Aldrich 39,325-8
  1081.   bis(2-ethylhexyl)phthalate (DOP) (solvent)        [117-81-7]   Fluka 80032
  1082.   sodium salicylate (catalyst)                      [54-21-7]    Fluka 71945
  1083.   35% hydrogen peroxide                             [7722-84-1]  Fluka 95299
  1084.  
  1085.   Saturate solvent with dye and CPPO. Sonicate to help solvation. Start with 
  1086.   about 50 mg dye (BPEA, DPA or rubrene) in 10 g solvent with 50 mg CPPO and 
  1087.   5 mg sodium salicylate.  CPPO is limiting reagent.
  1088.   Put small quantity (20 drops) in a small vial and add equal volume of 
  1089.   hydrogen peroxide.  Mix vigorously. There will be two phases. Avoid skin 
  1090.   contact! Don't cap tightly!  
  1091.  
  1092.   The following explanation of the chemistry was provided:-
  1093.   From: sbonds@jarthur.claremont.edu (007)
  1094.  
  1095.   All of the material below is taken from a chemical demonstrations book 
  1096.   [[1], v.1, p.146 ].
  1097.  
  1098.   The oxidant is hydrogen peroxide contained in a phthalate ester solvent.  
  1099.   The concentration is very low, less than 0.5%.  The fluorescing solution 
  1100.   consists of a phenyl oxalate ester and a fluorescent dye.  The dye used is 
  1101.   9,10-bis-(phenylethynyl)anthracene (for green) or 9,10-diphenylanthracene 
  1102.   (for blue).
  1103.  
  1104.   Here is the reaction sequence:
  1105.  
  1106.   1)  (Ph)-O-CO-CO-O-(Ph) + H2O2 --> (Ph)-O-CO-CO-O-OH + (Ph)-OH
  1107.  
  1108.   2)          (Ph)-O-CO-CO-O-OH  -->  O-O
  1109.                                       | |    +  (Ph)-OH
  1110.                                      OC-CO
  1111.  
  1112.   3)                 C2O4 + Dye  --> Dye* + 2CO2
  1113.  
  1114.   4)                        Dye* --> Dye + hv
  1115.  
  1116.   In 1) The hydrogen peroxide oxidizes the phenyl oxalate ester to a 
  1117.   peroxyacid ester and phenol. The unstable peroxyacid ester decomposes to 
  1118.   the cyclic peroxy compound and more phenol in step 2). The cyclic peroxy 
  1119.   compound is again unstable and gives off energy to the dye as it decomposes
  1120.   to the very stable carbon dioxide. The dye then radiates this energy as 
  1121.   light.
  1122.  
  1123. An alternative chemiluminescence demonstration involves the H2O2 oxidation
  1124. of lucigenin ( bis-N-methylacridinium nitrate [2315-97-1] Aldrich B4,920-3 ),
  1125. [ [1] v.1 p.180-185 ] which has recently been modified to provide a slow
  1126. colour change across the visible spectrum [2]. One of the reagents in that
  1127. lucigenin oxidation ( Rhodamine B ) is a mutagen and suspected carcinogen.  
  1128.  
  1129. 18.2  How do hand warmers work?, and how can I make one?
  1130.  
  1131. They consist of an aqueous solution of sodium acetate with a small "clicker"
  1132. disk to provide a small clean surface that initates crystallisation. The solute
  1133. is dissolved into solution by prior warming. When heat is required, the disk 
  1134. is "clicked" to scrape a small surface, and this clean surface will initiate
  1135. the sodium acetate crystallisation from the now supersaturated solution. The 
  1136. heat of crystallisation is slowly released.  
  1137.  
  1138. 18.3  What are the chemicals that give fruity aromas? 
  1139.  
  1140. Most of the desirable food aromas come from low to medium molecular weight
  1141. organic compounds - usually alcohols, aldehydes, esters, ketones, and 
  1142. lactones. These may be " natural " ( extracted from natural sources ),
  1143. " nature-identical " ( synthetic, but identical to known natural compounds ), 
  1144. and " artificial " ( synthetic, not found in nature ). The perceived aroma of
  1145. molecules can change dramatically with minor isomeric or structural changes,
  1146. and common fruity aromas are usually complex mixtures of several compounds.
  1147.  
  1148. Because man-made chemicals are frequently made from chemicals derived from 
  1149. fossil fuels, the isotopic ratios of the carbon atoms has been used to 
  1150. discriminate between natural and nature-identical chemicals. Natural 
  1151. processes usually involve the use of enzymes that selectively produce a
  1152. specific isomer, and some man-made aromas are now produced enzymatically.
  1153. Chiral chemistry, often utilising chiral chromatography that was initially
  1154. developed for pharmaceuticals, is now also being used for the production
  1155. and testing of man-made aromas, as enantiomerically-pure aroma chemicals 
  1156. command premium prices.
  1157.  
  1158. Some chemicals are listed below, along with their use in either fragrances 
  1159. and/or flavours, and boiling point ( 760 mmHg, unless otherwise stated ).
  1160. Some of them are also considered toxic, and thus their use may be controlled. 
  1161. Volume A11 of Ullmann has an excellent monograph on flavours and fragrances,
  1162. and more detail can be obtained from the journal Perfumer and Flavorist. 
  1163. The catalogues of well-known suppliers such as Dragoco GmbH ( Germany ), 
  1164. L.Givaudin and Cie ( Switzerland ), and Takasago Perfumery Company ( Japan ),
  1165. also contain information on chemical composition and health and safety.  
  1166.    
  1167. Chemical                              BP        CAS RN      Application 
  1168.                                       C (mmHg)
  1169. acetoin                              148      [513-86-0]   butter
  1170. acetophenone                         202      [98-86-2]    orange blossom
  1171. benzyl acetate                       206      [140-11-4]   jasmine
  1172. butyl acetate                        125      [123-86-4]   apple
  1173. 2,3-butanedione                       88      [431-03-8]   butter
  1174. (+)-carvone                          230      [2244-16-8]  caraway, dill
  1175. (-)-carvone                          230      [6485-40-1]  spearmint
  1176. citral                               229      [5392-40-5]  lemon
  1177. citronellal                          207      [2385-77-5]  balm mint
  1178. decanal                              208      [112-31-2]   citrus
  1179. dihydromyrcenol                       78 (1)  [18479-58-8] lavender
  1180. 2,6-dimethyl-2-heptanol              171      [13254-34-7] freesia
  1181. ethyl butyrate                       120      [105-54-4]   pineapple
  1182. ethyl 2t-4c-decadienoate              71 (45) [3025-30-7]  pear
  1183. ethyl hexanoate                      168      [123-66-0]   pineapple
  1184. ethyl isovalerate                    132      [108-64-4]   blueberry
  1185. ethyl 2-methylbutyrate               133      [7452-79-1]  apple
  1186. geraniol                             229      [1066-24-1]  roselike
  1187. hexyl acetate                        169      [142-92-7]   pear
  1188. hexyl salicylate                     168 (12) [6259-76-3]  azalea
  1189. 1-(4-hydroxyphenyl)-3-butanone                [5471-51-2]  raspberry
  1190. isoamyl acetate                      143      [123-92-2]   banana
  1191. (+)-limonene                         176      [5989-27-5]  lemon
  1192. linalool                             198      [78-70-6]    lily of the valley
  1193. linalyl acetate                      220      [115-95-7]   bergamot
  1194. 8-mercapto-p-menthan-3-one            57 (8)  [38462-22-5] blackcurrant
  1195. 1-p-methene-8-thiol                   40 (1)  [71159-90-5] grapefruit
  1196. 3-methyl-2-cyclopenten-2-ol-1-one             [80-71-7]    caramel
  1197. 4-methyl-2(2-methyl-1-propenyl)tetrahydropyran               
  1198.                                       70 (12) [16490-43-1] rose
  1199. myrcenol                              78 (50) [543-39-5]   lime
  1200. 2t-6c-nonadien-1-ol                   98 (11) [28069-72-9] violet
  1201. 3-octanol                            175      [20296-29-1] mushroom
  1202. 1-octen-3-ol                          84 (25) [3391-86-4]  mushroom
  1203. phenethyl acetate                    238      [103-45-7]   rose
  1204. phenethyl alcohol                    220      [60-12-8]    rose
  1205. phenethyl isoamyl ether                       [56011-02-0] chamomile
  1206. 2-propenyl hexanoate                                       pineapple
  1207. alpha-pinene                         156      [80-56-8]    pine 
  1208. alpha-terpineol                      217      [98-55-5]    lilac
  1209. alpha-trichloromethylbenzyl acetate           [90-17-5]    rose
  1210.  
  1211. 18.4  What is the most obnoxious smelling compound?
  1212.  
  1213. Many low molecular weight sulfur-containing compounds tend to induce adverse
  1214. reactions in people, even if they have not encountered them before, eg the
  1215. glandular emissions of skunk (n-butyl mercaptan, dicrotyl sulfide).
  1216. Butyric acid reminds people of vomit, and cadaverine ( 1,5 Pentadiamine ) 
  1217. reminds people of rotten tissue, but without an earlier association, they 
  1218. may not regard them as unusually obnoxious.
  1219.  
  1220. 18.5  What is the nicest smelling compound?
  1221.  
  1222. Aside from thinking about your stomach, when the smell of cooking foods
  1223. is attractive, then most people like the smell of flowers and citrus fruits.
  1224. These are volatile, aromatic, oils, whose major components are complex 
  1225. mixtures of medium volatility compounds, often derived from terpenes, eg 
  1226. Oil of Rose ( 70 - 75% geraniol = (E)-3,7-dimethyl-2,6-octadiene-1-ol ),
  1227. Oil of Bergamot ( 36 - 45% linalyl acetate = 3,7-dimethyl-1,6-octadien-3-yl 
  1228. acetate ).  Many aromatic oils are mixtures of terpene esters ( oil of 
  1229. geranium = 20 - 35% geraniol esters ) or aldehydes ( oil of lemon grass = 
  1230. 75 - 85% citral = 3,7-dimethyl-2,6-octadienal ). Merck briefly describes
  1231. nearly 100 volatile oils, from Oil of Amber to Oil of Yarrow, along with 
  1232. typical applications. Flower perfumes are complex blends of compounds, and 
  1233. detailed compositions of your favourite smell are often available in the 
  1234. journal " Perfumer and Flavorist ".
  1235.  
  1236. Expensive flower petal perfumes, such as rose and jasmine, are produced
  1237. using extracts obtained by the traditional "enfleurage" process ( refer to
  1238. Section 24.4 ).
  1239.