De chemische show Fontys Lerarenopleiding Tilburg pagina 1

De chemische show

Fontys Lerarenopleiding Tilburg

pagina 1

Inleiding De chemie biedt bijzonder veel experimenten die fascinerend kunnen zijn. Iedere scheikundedocent(e) maakt bijvoorbeeld tijdens een open dag wel eens graag gebruik van experimenten die de toeschouwers doen verbazen en hen het idee geven dat de chemie iets heel bijzonders te bieden heeft. Wie heeft nog nooit de prachtige ontledingsreactie van ammoniumdichromaat of te wel de vulkaan uitgevoerd waarbij de o's en de a's niet van de lucht zijn. Toch zult u nu juist dit experiment in deze bundel niet terugvinden, omdat het ontstane uiterst volumineuze chroomoxide kankerverwekkende eigenschappen bezit. Zoveel mogelijk is namelijk geprobeerd de hierin opgenomen experimenten wat betreft veiligheid en milieu verantwoord te laten zijn. In de paragraaf over veiligheid en milieu gaan we daar nog nader op in. Voor het demonstreren van meerdere experimenten in een chemische show gelden een aantal algemene aanwijzingen: • Ook zeer eenvoudige experimenten kunnen veel succes hebben. Experimenten waarbij gewoon een kleuromslag plaatsvindt (bijvoorbeeld een gewone zuur-base reactie met een leuke indicator) worden vaak al als heel bijzonder aangemerkt. • Probeer de experimenten van te voren uit. Alleen dan ontdekt u de mogelijkheden en moeilijkheden ervan. • Omkleed elk experiment met een goed verhaal waarmee de interesse van de toeschouwers wordt gewekt. • Zorg voor een juiste ambiance: licht, kleding en decor. • Zorg voor voldoende veiligheidsmaatregelen. Een aantal experimenten is tevens geschikt als leerling- of demonstratieproef. Bij de voorschriften zijn korte verklaringen toegevoegd en verder staan er opmerkingen over de veiligheid. Volg deze instructies altijd op. Veel succes.

Ton Bertels, Toon van Rossum, Jan de Gruijter (eindredactie) Opleiding scheikunde, Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Inhoud Inleiding 1 Veiligheid en milieu 2 1. Rood-wit-blauw 3 2. Witte rook 3 3. Geheimschrift 4 4. Het schenden van briefgeheim 5 5. Brandende zakdoek 5 6. Brandende ballonnen 6 7. Chemische 'drol' 6 8. Rood vuur 7 9. Groot volume / klein volume 7 10. Chemische tuin 8 11. Spookschip 8 12. Hard water - vuurwater 8 13. Sneeuwstorm 9 14. Chemische vlag 9 15. Groen vuur 10 16. Paarse rook 10

17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.

Blauwe fles 11 Poster 11 Chemische klok 12 Chemisch licht 12 Het betoverde mottenballetje 13 Brandend schuim 14 Schrijven op glas 14 Zwarte kolom 14 Paarse vlammen (1) 15 Paarse vlammen (2) 15 Gespetter 15 Reuzenkracht 16 Explosie 16 Onder-water-vuur 17 Brandend schrift 17 Ballon opblazen 18 Bengaals vuurwerk 18 Geknal 19

De chemische show


pagina 2

Veiligheid en milieu Bij de beschrijving van veiligheids- en milieuaspecten zijn we uitgegaan van de gegevens over de chemicaliën in de Merck-catalogus van 1996. De gewone gevarensymbolen zoals hieronder weergegeven zijn bij de voorschriften steeds in woorden vermeld. De indeling van de stoffen is als volgt: • ontplofbare stoffen • oxiderende stoffen • (zeer) vergiftige stoffen • schadelijke stoffen • (zeer) licht ontvlambare stoffen • corrosieve stoffen • irriterende stoffen Experimenten waarbij stoffen worden gebruikt die carcinogeen zijn, zijn niet in deze bundel opgenomen. Van alle stoffen die een bepaald veiligheidsrisico met zich meebrengen is onder de kop veiligheid een en ander opgemerkt. Volg de aanwijzingen met betrekking tot de veiligheid op. Stel je niet op het standpunt dat je bepaalde proeven al zo vaak hebt uitgevoerd en dat er bij jou niets fout kan gaan, want één keer is te veel. Uiteraard blijft het je eigen verantwoordelijkheid om bepaalde experimenten wel of niet te vertonen. Raadpleeg bij enige onzekerheid altijd eerst de veiligheidskaarten of andere relevante bronnen. Milieu Hoe ga je om met afval van de experimenten van De Chemische Show? Resten van chemicaliën vallen doorgaans onder het klein chemisch afval. De afvoer daarvan is geregeld in de Wet Chemisch Afval met betrekking tot klein chemisch afval. Ook de school houdt zich uiteraard aan een juiste verwerking van chemisch afval. Bij de gemeente kun je vaak klein chemisch afval kwijt. Per gemeente is dat nogal eens verschillend geregeld. Stel je je daarvan op de hoogte. Voor alle duidelijkheid vermelden we de zes categorieën voor chemische afvalstoffen, te weten: • zure anorganische afvalstoffen in oplossing; • alkalische anorganische afvalstoffen in oplossing; • halogeenarme organische afvalstoffen; • halogeenrijke organische afvalstoffen; • bijzondere afvalstoffen • afvalstoffen met buitengewone risico's. Wil je meer weten over de verwerking van klein chemisch afval raadpleeg dan bijvoorbeeld Het chemisch practicum van R. Udo en H.R. Leene, uitgeverij Thieme, of informeer bij je gemeente.

De chemische show


pagina 3

1. ROOD-WIT-BLAUW Drie 'lege' flessen blijken bij inschenken van 'water' alledrie een andere kleur te vertonen, namelijk rood, wit en blauw. Nodig 3 flessen van 1 L (of 3 maatcilinders van 1 L); fenolftaleïen (een oplossing van 1 g in 1 L ethanol 90%); een oplossing van 20 g loodnitraat per L water; een oplossing van 20 g kopersulfaat per L water; verdunde ammonia (bijvoorbeeld 0,1 M). Uitvoering Plaats aan de demonstratie voorafgaande de drie flessen van 1 liter (of de drie maatcilinders) op een rijtje naast elkaar. Breng in de eerste fles enkele mL van een fenolftaleïenoplossing, in de tweede enkele tientallen mL van een loodnitraatoplossing en in de derde fles enkele tientallen mL van een kopersulfaatoplossing. Voeg tijdens de demonstratie aan alle drie de flessen verdunde ammonia toe. Er ontstaat achtereenvolgens een rode, een witte en tenslotte een blauwe kleur. Verklaring Rood is de basische kleur van fenolftaleïen. Wit wordt veroorzaakt door een neerslag van loodhydroxide. Blauw komt van het intensief gekleurde koperammine-complex. Opmerking Belangrijk bij dit experiment is de indruk te wekken dat door één en dezelfde oplossing de drie kleuren zijn gevormd. Het commentaar van de demonstrator bepaalt in dit geval in sterke mate het effect van de demonstratie.

2. WITTE ROOK Twee vloeistoffen geven in contact met elkaar een witte rook. Nodig 2 filtreerpapiertjes; 2 glasstaven; 2 elastiekjes; 25% ammoniakoplossing; 36% zoutzuuroplossing. Uitvoering Wikkel om beide glasstaven een filtreerpapiertje en klem dat vast met een elastiekje. Doop het ene filtreerpapiertje in een geconcentreerde ammoniakoplossing; doop het andere filtreerpapiertje in geconcentreerd zoutzuur. Bij het naar elkaar toe brengen van de filtreerpapiertjes ontstaat een witte rook. Verklaring Ammonia vormt met zoutzuur het vaste ammoniumchloride. Vaste deeltjes in gas (in dit geval lucht) worden ' rook' genoemd. Opmerking Dit experiment kent vrij veel uitvoeringsvormen. Een variant op het bovenstaande is het volgende. Doop een watje in geconcentreerde ammonia en een ander watje in geconcentreerd zoutzuur. Breng de watjes in een glazen buis, waarbij het ene watje links en het andere rechts wordt ingebracht. Na enige tijd ontstaat zo ongeveer in het midden van de buis een witte rook.

De chemische show


pagina 4

Een tweede variant gaat als volgt. Voer de reactie in de zuurkast uit. Breng in een rondbodem van 50 ml enkele milliliters geconcentreerde ammonia en plaats er een screw-cap met pasteurpipetje op. Breng in een andere rondbodem van 50 mL enkele mL geconcentreerd zoutzuur en zet er ook een screw-cap met pasteurpipetje op. Plaats vervolgens de rondbodems in een statief waarbij de capillairen naar elkaar toe staan. Verwarm nu voorzichtig beide kolfjes en neem de rook waar op die plaats waar de gassen elkaar ontmoeten.

3. GEHEIMSCHRIFT Onzichtbaar schrijven op papier, waarbij de tekst na enige tijd, of na een behandeling verschijnt. We geven zes varianten: A. Met geconcentreerd zwavelzuur. B. Met fenoftaleïen. C. Met kopersulfaat. D. Met melk, een oplossing van suiker of een oplossing van citroenzuur in water. E. Met een ongekleurde kaars. F. Met kaliumjodide, waaraan een beetje thio is toegevoegd. Nodig Bij alle varianten behalve bij E is een glasstaaf of een pasteurpipetje nodig en dik papier. Verdere benodigdheden voor elke variant: A. Geconcentreerd zwavelzuur; dik papier. B. Föhn; oplossing van fenolftaleïen; verdunde ammonia (bijvoorbeeld 0,1 M) C. Verdunde oplossing van kopersulfaat (bijvoorbeeld 0,2 M); verdunde ammonia (bijvoorbeeld 1 M). D. Melk, of een oplossing van suiker of een oplossing van citroenzuur. E. Witte kaars. F. Afzuigerlenmeyer met bijpassende stop; slang; 0,5 M kaliumjodideoplossing in water, waaraan een beetje natriumthiosulfaat is toegevoegd; WC-reiniger (Tolet, Ajax W.C., Harpic), een toiletreiniger die natriumwaterstofsulfaat bevat; bleekwater. Uitvoering Doop de glasstaaf in de vloeistof of maak gebruik van een pasteurpipetje en schrijf een tekst op het dikke papier. A. Ga voorzichtig om met geconcentreerd zwavelzuur. Het zuur is uitermate etsend; bescherm ogen en kleding. De tekst verschijnt vanzelf na enige tijd. B. Bij gebruik van fenolftaleïen als inkt, eerst drogen, bijvoorbeeld met een föhn. De tekst verschijnt wanneer deze wordt bevochtigd met verdunde ammonia (gebruik bijvoorbeeld een watje dat gedoopt is in ammonia). C. Bij een kopersulfaatoplossing als inkt eerst de vloeistof laten drogen. Vervolgens de tekst zichtbaar maken door met een watje gedoopt in verdunde ammonia het papier te bevochtigen. D. Bij gebruik van melk of een oplossing van suiker of van citroenzuur in water het papier eerst laten drogen. Verwarm vervolgens het papier voorzichtig boven een kleine vlam. E. Bij gebruik van een kaars kan het geschrevene direct ontwikkeld worden door het vel papier met water te bevochtigen. F. Bij gebruik van een kaliumjodideoplossing (met wat thio) als inkt eerst het vel laten drogen. G. Ontwikkel de tekst door een afzuigerlenmeyer uit te rusten met aan de zijbuis een slang, waaraan een pasteurpipetje zit. Breng in de afzuigerlenmeyer 3 g van de WC-reiniger en voeg hieraan 10 mL bleekwater toe. Sluit de erlenmeyer af met een stop en leid het ontstane chloorgas langs het papier. De tekst wordt zichtbaar in bruine joodletters. Overmaat chloor doet de tekst weer verdwijnen. Voer de proef in de zuurkast uit. (Let op, chloorgas is giftig!).

De chemische show


pagina 5

Verklaring A. Zwavelzuur zorgt voor verkoling van papier. B. In basisch milieu is fenolftaleïen rood. C. Kopersulfaat geeft met ammonia het intensief blauwe koperammine-complex. D. Organisch materiaal verkoolt door de vlam. E. Papier is hydrofiel en neemt dus water op, waardoor het papier meer doorzichtig wordt; kaarsvet is hydrofoob. Het verschil is waarneembaar. F. Chloorgas reageert met jodide tot het bruine jood. Opmerking Het drogen van het papier kost even tijd. De demonstratie kan bijvoorbeeld als volgt gaan: laat zien hoe een vel papier wordt beschreven met onzichtbare inkt. Ontwikkel vervolgens een van tevoren beschreven en reeds gedroogd vel. Een andere mogelijkheid is het vel aan het begin van de les te beschrijven en aan het eind te ontwikkelen.

4. HET SCHENDEN VAN BRIEFGEHEIM De tekst van een brief kan zichtbaar worden gemaakt als de envelop wordt bevochtigd met ethanol. Nodig Briefpapier; envelop; ethanol; potlood; ethanol. Uitvoering Knip het briefpapier ter grootte van een envelop. Schrijf met een potlood met grote letters op het stukje briefpapier. Laat slechts aan één persoon zien wat je daarop schrijft. Doe het briefpapier in de envelop en sluit die af. Vertel vervolgens dat je in staat bent aan iedereen te laten zien wat er in de brief staat zonder de envelop te openen. Neem een watje en drenk die in ethanol en wrijf over de voorkant van de envelop. Laat vervolgens aan iedereen het effect zien. Veiligheid Ethanol is brandgevaarlijk. Verklaring Papier is polair en neemt ethanol op, daardoor wordt het papier enigszins doorzichtig. De inkt schijnt vervolgens door de envelop heen.

5. BRANDENDE ZAKDOEK Een bevochtigde zakdoek wordt aangestoken en brandt intensief. Na het doven van de vlam blijkt de zakdoek onaangetast. Nodig Zakdoek; kroezentang; groot bekerglas; pan met deksel; oplossing van keukenzout in water; ethanol. Uitvoering Breng ongeveer 25 mL van de keukenzoutoplossing in een bekerglas en voeg evenveel ethanol toe. Neem een schone zakdoek, of vraag er een aan een leerling. Dompel de zakdoek in de vloeistof en steek de natte zakdoek aan.

De chemische show


pagina 6

Doof de vlammen door de zakdoek in de pan te leggen en het deksel erover heen te plaatsen. Toon de zakdoek aan de aanwezigen. Verklaring De vlamtemperatuur van de 50% ethanoloplossing is zo laag dat katoen niet wordt aangetast. Het zout wordt toegevoegd om de slecht zichtbare blauwe vlam van ethanol een duidelijk waarneembare kleur te gevevn. Variant Neem in plaats van keukenzout een strontium- of een bariumzout. Strontiumzouten kleuren de vlam rood en bariumzouten groen.

6. BRANDENDE BALLONNEN Ballonnen gevuld met waterstofgas worden ontstoken en verbranden als een vurige bal. Nodig Enkele ballonnen; cilinder met waterstofgas; kaars; kaarsenhouder op lange stok Uitvoering Zorg ervoor dat de ballonnen vooraf met zo min mogelijk lucht zijn gevuld. Vul kort voor de demonstratie redelijk grote ballonnen met waterstofgas. Bevestig de ballonnen met een draad aan de demonstratietafel en laat ze zo vrij mogelijk hangen. Niet te dicht bij TL-balken of brandbaar materiaal. Ontsteek de ballonnen met een op een lange stok geplaatste brandende kaars. Voer de demonstratie bij voorkeur in het donker uit. Verklaring Waterstof verbrandt intensief waarbij de ontstane brandende bal een plof te horen geeft. Veiligheid Ten onrechte wordt bij het verbranden van waterstofgas wel gesproken over knalgas. Slechts als er voldoende zuurstof aanwezig is kun je over knalgas spreken, maar dan is deze demonstratieproef absoluut levensgevaarlijk!

7. CHEMISCHE 'DROL' Een dikke vloeistof wordt geschonken op een wit poeder en daarbij ontstaat zwart schuim dat uit de maatcilinder opstijgt. Nodig Maatcilinder van 25 mL; mortier + stamper; suiker (sacharose); geconcentreerd zwavelzuur. Uitvoering Poeder 10 g sacharose fijn in een mortier en breng het fijne poeder over in een maatcilinder van 25 mL. Voeg 3 mL water langs de rand van de maatcilinder toe. Voeg nu 20 mL geconcentreerd zwavelzuur toe en wacht. De reactie heeft even tijd nodig en vervolgens komt een zwart schuim uit de maatcilinder omhoog. Verklaring De temperatuur van de reactie is na enige tijd tussen de 120 en 160o C. Er ontstaat door dehydratatie van sacharose een mengsel van gassen en stoom. Het zwarte is koolstof. Verder worden er koolstofdioxide, zwaveldioxide en koolstofmono-oxide gevormd.

De chemische show


pagina 7

Veiligheid Let op dat het geconcentreerd zwavelzuur kan spatten; bescherm ogen en kleding. Gezien het hoge percentage (circa 50%) aan koolstofmono-oxide is het beter niet aan de ' drol' te ruiken.

8. ROOD VUUR Een wat dikke vloeistof (zwavelzuur) toegevoegd aan wat zouten in een kroesje geeft een knetterend geluid en vuur. Nodig Kroesje; pasteurpipetje; kaliumchloraat; suiker (sacharose); strontiumnitraat; geconcentreerd zwavelzuur. Uitvoering Zet aan de demonstratie voorafgaand 4 g kaliumchloraat en een mengsel van 2 g suiker en 0,2 g strontiumnitraat klaar. Vermeng de stoffen goed en breng het mengsel over in een kroesje. Voeg nu met behulp van een pasteurpipetje enkele mL geconcentreerd zwavelzuur toe. Er ontstaat een knetterend vuur met een rode kleur. Het effect is het sterkst als de proef in het donker wordt uitgevoerd. Verklaring Kaliumchloraat is de zuurstofdonor waarmee suiker wordt geoxideerd. Zwavelzuur is nodig voor die omzetting maar zorgt tegelijkertijd voor een vloeibaar reactiemedium. Veiligheid Voer het experiment in de zuurkast uit. Wees voorzichtig, want er kunnen kleine druppeltjes zwavelzuur uit het kroesje spatten.

9. GROOT VOLUME / KLEIN VOLUME Grote hoeveelheden piepschuim zijn oplosbaar in een betrekkelijk gering volume aceton. Tijdens de demonstratie lijkt het alsof het piepschuim gewoon in het bekerglas verdwijnt. Nodig Stroken piepschuim; bekerglas; aceton. Uitvoering Schenk in een bekerglas wat aceton. Duw een strook piepschuim (tempex, polystyreen) langzaam in de vloeistof. Wijs hierbij op de ontsnappende gasbellen. Verklaring Piepschuim is erg volumineus en dat is bij dit experiment terdege te zien. De oplosbaarheid van polystyreen in aceton is goed en bij het oplossen ontsnapt lucht die bij de bereiding van piepschuim door het polymeer wordt geblazen. Veiligheid Aceton is brandgevaarlijk.

De chemische show


pagina 8

10. CHEMISCHE TUIN Gekleurde kristallen groeien uit tot grillige vormen die met wat fantasie een tuin kunnen worden genoemd. Nodig Groot bekerglas of een kleine accubak; waterglas; een aantal gekleurde zouten, zoals gehydrateerd kopersulfaat, nikkelsulfaat, ijzer(III)chloride, aluin. Uitvoering Voeg in een groot bekerglas of in een kleine accubak aan een volume waterglas hetzelfde volume water toe en vermeng. Voeg op verschillende plaatsen enkele kristallen van de gekleurde zouten toe. Laat het geheel enige tijd staan. Stoot absoluut niet tegen de bak. De kristallen groeien uit, waardoor de chemische tuin ontstaat. Verklaring De metaalzouten lossen in de waterglasoplossing op, maar vervolgens ontstaat een neerslag vanwege de slechte oplosbaarheid van silicaten. Om het zoutkristal ontstaat zo een huidje (membraan) van metaalsilicaat. Door het membraan diffundeert het water osmotisch in de ruimte tussen kristal en huidje. Het zout lost op in het water, de osmotische druk stijgt en het membraan breekt op een gegeven moment. Dan ontstaat weer een neerslag van silicaat vanwege het contact met het waterglas, waarbij opnieuw een huidje ontstaat, enzovoorts. Tijdens het opengaan van het huidje 'groeit' de chemische tuin. Veiligheid Nikkelsulfaat is schadelijk (staat op de onderzoekslijst carcinogene stoffen).

11. SPOOKSCHIP Een brokje kamfer wordt aangestoken en verplaatst zich snel over het wateroppervlak. Nodig Pincet; kamfer; accubak. Uitvoering Breng in een accubak een hoeveelheid water. Als het kamfer in kristallijne vorm aanwezig is, smelt dan eerst een hoeveelheid kamfer en verdeel dit na het stollen in kleine brokjes. Pak een stukje kamfer met een pincet en ontsteek het. Breng het roetende kamfer voorzichtig op het wateroppervlak in de accubak. Het stukje kamfer brandt met een roetende vlam terwijl het over het wateroppervlak zigzagt. Verklaring Het kamfer brandt en de warmte die vrijkomt zorgt ervoor dat de kamfer niet zinkt.

12. HARD WATER - VUURWATER Een lichtgele gel kan ontstoken worden; zouten kleuren de vlam. Nodig:

2 bekerglazen van 500 mL; verzadigde calciumacetaatoplossing (300 g calciumacetaat per L); verdunde natronloog, bijvoorbeeld 0,1 M; fenolftaleïenoplossing; keukenzout, eventueel een kalium-, barium- of strontiumzout.

De chemische show


pagina 9

Uitvoering Voeg aan een verzadigde calciumacetaatoplossing juist zoveel verdunde natronloog toe dat toegevoegd fenolftaleïen rood kleurt. Breng 40 mL van de juist basische calciumacetaatoplossing in een bekerglas; breng in een ander bekerglas 300 mL ethanol en enkele druppels van een fenolftaleïenoplossing. Giet de inhoud van het ene bekerglas bij die van het andere en schenk vervolgens alles in het eerste bekerglas. Ga zo door tot een lichtgele gel ontstaat. Doe de lichten uit en ontsteek het gel. De vlammen kunnen gekleurd worden door hierover wat keukenzout (geel), een kalizout violet), een bariumzout (groen) of een strontiumzout (rood) uit te strooien. Verklaring Een verzadigde calciumacetaatoplossing die net basisch is vormt na toevoeging van een gelijk volume aan ethanol een gel. Een ethanol-watermengsel met 50% ethanol verbrandt nog uitstekend; metaalzouten kleuren de vlam.

13. SNEEUWSTORM Een metatabletje wordt met een gloeiende draad aangestoken. Er ontstaat een 'sneeuwstorm' . Nodig Breinaald; brander; metatabletje. Uitvoering Leg een metatabletje in de zuurkast. Steek een breinaald in de vlam totdat deze roodgloeiend is. Verhit met de gloeiende naald het tablet. Er ontstaat een sneeuwstorm. Verklaring Metatabletjes bevatten voornamelijk metaldehyd, het tetrameer van ethanal, en ze worden gebruikt als aansteekblokjes en vroeger als brandstof in kinderfornuisjes. De stof sublimeert bij 112 oC en bij afkoelen in de lucht ontstaan vlokken van fijne kristallen. Bij normale verbranding treedt wel sublimatie op, maar de gevormde damp verbrandt dan min of meer volledig. Veiligheid Voer het experiment in de zuurkast uit. Metaldehyd werkt prikkelend op de ogen en de ademhalingsorganen. Inwendig gebruik van metaldehyd is zeer gevaarlijk. Zinkpoeder is brandbaar. Ammoniumnitraat werkt oxiderend. Bariumnitraat is schadelijk.

14. CHEMISCHE VLAG Wanneer men een stuk filtreerpapier impregneert met een vloeistof ontstaat na enig wapperen een brandende vlag: de chemische vlag. Nodig Filtreerpapier; witte fosfor; zwavelkoolstof (eventueel chloroform). Uitvoering Los een klein stukje witte fosfor op in enkele mL zwavelkoolstof. Impregneer een stuk filtreerpapier met deze oplossing.

De chemische show


pagina 10

Houd het papier buiten het raam of in de zuurkast en wapper er licht mee. De zwavelkoolstof verdampt en het papier raakt in brand: de chemische vlag. Verklaring Het oplosmiddel verdampt en de fijn verdeelde witte fosfor raakt in brandt en steekt het papier aan: net een brandende vlag. Veiligheid Voer het experiment in de zuurkast of buiten het raam uit. Zwavelkoolstof is giftig en uiterst brandbaar. Witte fosfor is giftig; zorg ervoor dat bij het afsnijden van een stukje fosfor ook de kleine schilfertjes in het oplosmiddel worden gebracht, want anders raken ze zo in brand. Zorg ervoor dat witte fosfor niet in contact komt met de huid; witte fosfor veroorzaakt slecht genezende brandwonden.

15. GROEN VUUR Een mengsel van vaste stoffen geeft na toevoegen van water groen vuur en er ontstaat een witte rook. Nodig Twee potjes of flesjes; plaat van keramisch materiaal; zinkpoeder; ammoniumnitraat; ammoniumchloride; bariumnitraat. Uitvoering Doe vooraf 4 g zinkpoeder in een droog potje of flesje en in een ander potje (of flesje) 4 g ammoniumnitraat, 1 g ammoniumchloride en 0,5 g bariumnitraat. Voeg de inhoud van beide potjes bij elkaar en vermeng goed. Breng het mengsel over op een keramisch plaatje en laat er een paar druppels water op vallen. Een groen vuur ontstaat ogenblikkelijk onder vorming van een witte rook. Verklaring Zinkpoeder wordt onder vuurverschijnselen geoxideerd door ammoniumnitraat, de zuurstofdonor. Water zorgt voor het intensieve contact van beide reagentia. Het bariumzout zorgt voor de groene kleur van het vuur. Veiligheid Voer het experiment in de zuurkast uit. Zinkpoeder is brandgevaarlijk. Ammoniumnitraat werkt oxiderend. Bariumnitraat is schadelijk.

16. PAARSE ROOK Aan een bergje vaste stof worden enkele druppels water toegevoegd. Na enige tijd gloeit de massa en er ontstaat een paarse rook. Nodig Mortier + stamper; plaatje van keramisch materiaal; aluminiumpoeder; jood. Voorschrift Maak 3 g jood fijn in een mortier en doe er 3 g aluminiumpoeder bij. Vermeng goed en maak er een bergje van van keramisch materiaal. Voeg enkele druppels water toe. Na enige tijd ontstaat er een paarse rook terwijl de massa gloeit.

De chemische show


pagina 11

Verder toevoegen van water geeft zeer intens licht. Voer de proef in de zuurkast uit. Verklaring Het aluminiumpoeder reageert onder vuurverschijnselen met jood. De vrijkomende warmte laat het jood sublimeren (paarse rook). Het verder toegevoegde water oxideert het aluminium tot aluminiumoxide. Veiligheid Voer het experiment in de zuurkast uit. Jood is schadelijk bij inademing, werkt prikkelend op de huid en bijtend op de ogen en ademhalingsorganen.

17. BLAUWE FLES Een blauwgekleurde oplossing ontkleurt en wordt door intensief schudden weer blauw. Nodig Rondbodem van 1 L (of fles) met rubber stop; glucose; natriumhydroxide; 1% methyleenblauwoplossing in ethanol. Uitvoering Los 10 g glucose en 10 g natriumhydroxide direct voorafgaande aan het experiment op in 500 mL water. Voeg hieraan 1 mL toe van een 1% oplossing van methyleenblauw in ethanol. Breng de vloeistof over in een 1 liter fles die wordt afgesloten met een rubber stop. Na krachtig schudden ontstaat een blauwe kleur die langzaam verdwijnt. Opnieuw krachtig schudden geeft de blauwe kleur terug, die weer na enige tijd verdwijnt, enzovoorts. Verklaring Glucose wordt in dit milieu geoxideerd door zuurstof die aanwezig is in het water. De reactie wordt gekatalyseerd door een tussenprodukt gevormd uit methyleenblauw en zuurstof. Door krachtig schudden wordt zuurstof in oplossing gebracht, waarbij tevens methyleenblauw weer vrijkomt en de oplossing blauw kleurt. De oxidatie kan nu weer verder gaan en methyleenblauw wordt omgezet: de vloeistof wordt kleurloos.

18. POSTER Tekst die geschreven is met ogenschijnlijk kleurloze vloeistoffen kan zichtbaar gemaakt worden met een spray. Nodig Groot vel filtreerpapier; plantenspuit of iets dergelijks; pasteurpipetjes; föhn; 0,1 M ammonium(of kalium of natrium)thiocyanaatoplossing in water; 0,1 M geelbloedloogzout (kaliumijzer(II)cyanaat)oplossing in water; 0,1 M ijzer(III)chlorideoplossing in water. Uitvoering Schrijf een tekst met een pasteurpipetje gevuld met een ammoniumcyanaatoplossing. Tijdens het schrijven voorzichtig in het ballonnetje knijpen waarbij een gelijkmatige stroom van vloeistof op het papier ontstaat. Vul een ander pipetje met de oplossing van geelbloedloogzout en maak de nodige versieringen. Laat het filtreerpapier goed drogen (eventueel met een föhn). De tekst is nu onzichtbaar.

De chemische show


pagina 12

Spray de ijzerchlorideoplossing gelijkmatig over het filtreerpapier en de tekst verschijnt in kleuren. Het thiocyanaat kleurt rood en het geelbloedloogzout blauw. Verklaring Thiocyanaat kleurt met ijzer(III)-ionen intensief rood vanwege het gevormde ijzercyanaatcomplex en het geelbloedloogzout kleurt met ijzer(III)-ionen blauw vanwege het kaliumijzer(II)ijzer(III)cyanaat, het zogenaamde berlijns blauw. Veiligheid Ammoniumthiocyanaat is schadelijk. Kaliumijzer(II)cyanaat is schadelijk. IJzer(III)chloride is schadelijk en staat op de onderzoekslijst carcinogene stoffen.

19. CHEMISCHE KLOK Een gele vloeistof wordt blauw en vervolgens weer geel, enzovoorts. Nodig Bruine fles. 1 L; twee flessen, 1 L; 35% waterstofperoxideoplossing; kaliumjodaat; 2 M zwavelzuur; malonzuur (propaandizuur); mangaan(II)sulfaat; zetmeel. Uitvoering Maak oplossing A, B en C. A. Neem 420 mL waterstofperoxide (35%) en vul die met gedemineraliseerd water aan tot 1 L Bewaar deze oplossing in een bruine fles (liefst in de koelkast). B. Los 43 gram kaliumjodaat op in 40 ml 2 M zwavelzuur en vul aan tot 1 L met demiwater. C. Voeg 15,6 gram malonzuur, 3,4 gram mangaan(II)sulfaat en 0,3 g zetmeel bij elkaar en los op in 1 liter demiwater. Gelijke hoeveelheden van de drie oplossingen worden onder roeren bij elkaar gevoegd. Er treedt een periodieke kleurwisseling op tussen geel en blauw. Verklaring De chemische klok is een oscillerende reactie. Er zijn in hoofdzaak twee reacties die met verschillende snelheid verlopen: n produceert een stof. Als de concentratie daarvan toeneemt, krijgt de andere reactie tijdelijk de overhand, waarna door zelfkatalyse de eerste reactie weer gaat overheersen. Dit proces gaat net zo lang door tot een van de reactanten op is. Veiligheid Waterstofperoxideoplossing van 35% kan explosief ontleden. De stof werkt bijtend op de ogen en ademhalingsorganen en prikkelend op de huid. Bewaar waterstofperoxide in de koelkast. Mengsels van waterstofperoxide en andere stoffen zijn explosief. Kaliumjodaat werkt oxiderend.

20. CHEMISCH LICHT Twee vloeistoffen worden in het donker bij elkaar gegoten, daarbij ontstaat onmiddellijk een blauwachtig licht. Nodig Twee flessen van 500 mL; twee kolven van 500 mL; een kolf van 1 L; grote trechter; luminol (3amino-ftaalhydrazide); natriumhydroxide; roodbloedloogzout (kaliumijzer(III)cyanaat); 3% waterstofperoxideoplossing.

De chemische show


pagina 13

Uitvoering Maak de oplossingen A en B. A. Los 1 g luminol en 5 g natriumhydroxide op in 500 mL water. B. Los 15 gram roodbloedloogzout op in 500 mL water Breng 50 mL van oplossing A en 350 mL demi-water in een kolf (I) en meng. Doe in kolf (II) 50 mL van oplossing B, en verder 30 mL 3% waterstofperoxideoplossing en 320 mL demiwater en meng. Verduister het lokaal en giet de oplossingen van kolf (I) en kolf (II) gelijktijdig door een trechter in een andere kolf. Het blauwe licht dat ontstaat kan wanneer de intensiteit ervan vermindert opnieuw versterkt worden door aan de oplossing kleine hoeveelheden van een verdunde loogoplossing toe te voegen. Verklaring Luminol wordt door het peroxide geoxideerd; de energie van de reactie komt deels in de vorm van licht vrij.

21. HET BETOVERDE MOTTENBALLETJE Een mottenballetje zinkt naar de bodem, stijgt langzaam naar het vloeistofoppervlak, zinkt vervolgens naar de bodem, enzovoorts. Nodig Reageerbuis met diameter van ongeveer 1,5 cm; hoog bekerglas of maatcilinder; naftaleen; verdund zoutzuur (bijvoorbeeld 0,1 M); marmer. Uitvoering Maak een mottenbal door een hoeveelheid naftaleen te smelten in een reageerbuis met een diameter van circa 1,5 cm en vervolgens te laten stollen. Verwarm de hele reageerbuis en laat de mottenbal eruit glijden. Plaats de mottenbal opnieuw in de reageerbuis, maar nu met de ronde top naar boven en verwarm voorzichtig aan de onderzijde van de buis. Haal na afkoelen het mottenballetje op bovenbeschreven wijze uit de reageerbuis. Desgewenst kan de mottenbal gekleurd worden door een weinig kleurstof in het gesmolten naftaleen op te lossen. Vul een hoog bekerglas of een hoge maatcilinder met verdund zoutzuur en voeg enkele kleine stukjes marmer toe. Wanneer de gasontwikkeling begint wordt de mottenbal in de oplossing gebracht. Het balletje zinkt naar de bodem; even later gaat het omhoog, boven gekomen zinkt het opnieuw naar de bodem, enzovoorts. Opmerking Dit experiment vereist een nauwkeurige uitvoering: de juiste hoeveelheid gasontwikkeling, een mooi afgerond mottenballetje, schoon glaswerk. De mottenballen die te koop zijn, hebben vanwege de aanwezigheid van andere stoffen een te hoge dichtheid om voor dit experiment geschikt te zijn. Verklaring De dichtheid van naftaleen (ρ = 1,025 g/cm3) is iets groter dan die van water. Doordat er gasbelletjes aan het oppervlak van het mottenballetje absorberen wordt de bal omhoog gestuwd, waar ze aan het oppervlak ontsnappen. Hierdoor zakt de mottenbal weer naar beneden.

Veiligheid

Naftaleen is schadelijk bij inslikken.

De chemische show


pagina 14

22. BRANDEND SCHUIM Het schuim dat is ontstaan boven een vloeistof doet een gloeiende houtspaander ontvlammen. Nodig Maatcilinder; bruinsteen (mangaan(IV)oxide); vloeibare zeep; waterstofperoxideoplossing 30%. Uitvoering Doe in een maatcilinder achtereenvolgens wat bruinsteen, enkele mL water en enkele druppels vloeibare zeep en meng. Voeg vervolgens enkele mL 30% waterstofperoxideoplossing toe. Er ontstaat een schuim dat een gloeiende houtspaander doet opvlammen. Verklaring Waterstofperoxide ontleedt onder invloed van bruinsteen als katalysator tot water en zuurstof. Zuurstof kan aangetoond worden met een gloeiende houtspaander. Veiligheid Waterstofperoxideoplossing 30% kan explosief ontleden. De stof werkt bijtend op de ogen en ademhalingsorganen en prikkelend op de huid. Bewaar waterstofperoxide in de koelkast. Mengsels van waterstofperoxide en andere stoffen zijn explosief. Bruinsteen is schadelijk bij inademing of inname.

23. SCHRIJVEN OP GLAS Tekst die met een kleurloze inkt is geschreven op glas wordt toch zichtbaar. Nodig Stuk glas of spiegel; penseel; geconcentreerde oplossing van ammoniumchloride in water; vloeibare zeep. Uitvoering Voeg aan een geconcentreerde oplossing van ammoniumchloride in water een druppeltje vloeibare zeep toe. Schrijf met deze oplossing een tekst op een schoon stuk glas of spiegel. Gebruik hiervoor een penseel. Verklaring Het water verdampt en het witte ammoniumchloride blijft zichtbaar achter.

24. ZWARTE KOLOM Een lepeltje gevuld met wat poeder geeft in de vlam een zwarte kolom. Nodig mortier + stamper; lepeltje; brander; suiker (sacharose); natriumwaterstofcarbonaat. Uitvoering Poeder een 1 : 1 mengsel van suiker en natriumwaterstofcarbonaat fijn in een mortier. Breng een lepeltje met wat van het mengsel boven een vlam en er ontstaat een zwarte kolom. Verklaring Suiker verkoolt in de vlam; de suikerkool wordt opgeblazen door het uit het natriumwaterstofcarbonaat ontstane koolstofdioxidegas.

De chemische show


pagina 15

25. PAARSE VLAMMEN (1) Een kegeltje stof geeft bij toevoeging van wat dikke vloeistof na enige tijd vuurverschijnselen. Nodig Plaatje van van keramisch materiaal; mortier + stamper; (pasteur)pipetje; kaliumpermanganaat; glycerol. Uitvoering Maak in een mortier wat kaliumpermanganaat heel fijn. Vorm op een keramisch plaatje een kegel van het fijn gepoederd kaliumpermanganaat. Breng hierop met een (pasteur)pipetje 1 mL glycerol. Na korte tijd ontstaan er vuurverschijnselen. Verklaring Glycerol wordt door het kaliumpermanganaat geoxideerd. Hoe fijner de stoffen zijn des te intensiever is de reactie. Glycerol is vanwege het vloeibare karakter tegelijk reagens en reactiemedium. De vlammen worden paars gekleurd door het permanganaat. Veiligheid Voer het experiment in de zuurkast uit. Kaliumpermanganaat is brandbevorderlijk en bij inname schadelijk.

26. PAARSE VLAMMEN (2) Een kegel van een vast poeder wordt ontstoken door water. Nodig Mortier en stamper; plaatje van keramisch materiaal; kaliumpermanganaat; suiker (sacharose). Uitvoering Poeder wat kaliumpermanganaat fijn in een mortier. Meng het fijne permanganaat met evenveel suiker. Maak een kegel van de gemengde stoffen op een plaatje. Ontsteek het mengsel met enkele druppels water.

Verklaring

Suiker wordt door fijn verdeeld kaliumpermanganaat onder vuurverschijnselen geoxideerd. De vlammen worden paars gekleurd door het permanganaat. Veiligheid Voer de proef in de zuurkast uit.

27. GESPETTER Op het grensvlak van twee vloeistoffen ontstaan door toevoeging van wat kristallen gespetter en vonken. Nodig Maatcilinder van 100 mL; geconcentreerd zwavelzuur; 96% ethanol; kaliumpermanganaat. Uitvoering Breng in een maatcilinder van 100 mL circa 50 mL geconcentreerd zwavelzuur. Voeg voorzichtig 96% ethanol toe. Er ontstaan twee lagen.

De chemische show


pagina 16

Voeg enkele kristallen kaliumpermanganaat toe. Voer het experiment in het donker uit. Geknetter en vonken zijn het resultaat. Verklaring Kaliumpermanganaat zorgt voor oxidatie van ethanol op het grensvlak van het zuur en ethanol. Veiligheid Voer het experiment in de zuurkast uit. Schenk na afloop van de demonstratie het reactiemengsel in een bak met veel water uit en spoel het vervolgens weg.

28. REUZENKRACHT Een blik met water wordt verwarmd, geeft stoomontwikkeling en wordt vervolgens afgesloten. De brander wordt weggenomen. Na enige tijd schrompelt het blik ineen. Nodig Blik met afschroefbaar deksel (bijvoorbeeld chemicaliënblik voor vloeistof); brander. Uitvoering Breng in het blik een bodempje water en verwarm intensief met een téclubrander. Wanneer voldoende stoom is ontwikkeld wordt de brander uitgedaan en het deksel goed gesloten. Het blik koelt af. Na enige tijd schrompelt het blik onder luid gekraak ineen. Verklaring De waterdamp verdrijft de lucht en bij afsluiten condenseert de waterdamp en er ontstaat onderdruk. De buitendruk duwt het blik ineen.

29. EXPLOSIE Een blik met twee gaten, gevuld met gas, wordt aangestoken. Het gas brandt. Na enige tijd explodeert het blik. Nodig Schoon verfblik; driepoot. Uitvoering Maak in de bodem en in het deksel van een schoon verfblik een gat van ongeveer 0,5 cm doorsnede. Plaats het deksel niet al te vast op het blik en vul het blik met aardgas. Plaats het blik op een driepoot en steek het gas aan. De vlam brandt eerst zichtbaar, maar na enige tijd zie je de vlam niet meer, het aardgas brandt in het blik. Na korte tijd volgt een explosie waarbij het deksel in de lucht vliegt. Verklaring Het aardgas verbrandt en daarvoor in de plaats wordt lucht aangezogen. Na enige tijd ontstaat er in het blik een explosief mengsel. Veiligheid Zorg ervoor dat de proef wordt uitgevoerd in een lokaal zonder tocht. Plaats de driepoot op een veilige plaats wat afzijdig van de leerlingen. Waarschuwing: De proef lukt altijd!

De chemische show


pagina 17

30. ONDER-WATER-VUUR Bij het toevoegen van een vloeistof in een maatcilinder gevuld met een vloeistof waarin kleine witte stukjes bezonken liggen ontstaat een gas en vuurverschijnselen. Nodig Maatcilinder; kaliumchloraat; witte fosfor; geconcentreerd zwavelzuur. Uitvoering Bedek de bodem van een maatcilinder met een laagje kaliumchloraat. Voeg hieraan voorzichtig water toe. Het laagje kaliumchloraat moet zo min mogelijk verstoord worden. Breng kleine stukjes witte fosfor in de oplossing en laat ze bezinken. Breng vervolgens met een pipet geconcentreerd zwavelzuur in de nabijheid van de witte fosfor. Enkele druppels is voldoende. Er ontstaat een gas en er zijn vuurverschijnselen waarneembaar. Voer het experiment in de zuurkast en in het donker uit. Verklaring Het gas dat ontstaat is het reactieprodukt van zwavelzuur en kaliumchloraat en bestaat waarschijnlijk uit een mengsel van dichlooroxide en zuurstof. De zuurstof reageert met de fosfor en zorgt voor vuurverschijnselen. Veiligheid Voer alle handelingen in de zuurkast uit. Witte fosfor is zeer brandbaar en ontvlamt aan de lucht, onder vorming van fosfor(V)oxide dat een bijtende rook vormt. Witte fosfor is giftig en veroorzaakt bij contact met de huid slecht genezende brandwonden. Dichlooroxide is een giftig gas. Kaliumchloraat is brandbevorderend en schadelijk bij inname. Decanteer na afloop van het experiment de oplossing voorzichtig. Zorg hierbij ervoor dat de stukjes fosfor niet in contact met lucht komt. Voeg water toe om het kaliumchloraat op te lossen en decanteer wederom. Herhaal deze procedure totdat alle kaliumchloraat is opgelost en verwijderd. Laat tenslotte de fosfor aan de lucht opbranden.

31. BRANDEND SCHRIFT Het geheimschrift op een vel papier wordt zichtbaar bij het aansteken. Het woord 'smeult' op het papier. Nodig Vel filtreerpapier; penseel; föhn; verzadigde kaliumnitraatoplossing Uitvoering Schrijf met een penseel op een stuk filtreerpapier gebruik makend van een verzadigde kaliumnitraatoplossing als inkt. Schrijf bijvoorbeeld een naam aaneengesloten (!) op het papier. Steek na drogen de naam aan met een klein vlammetje of met een brandende sigaret. De naam 'smeult' in het papier. Verklaring Kaliumnitraat is een goede zuurstofdonor en op die plaats brandt het papier het eerst weg.

De chemische show


pagina 18

32. BALLON OPBLAZEN In een ballon wordt een brokje stof geplaatst en de ballon wordt afgesloten. De ballon blaast zichzelf op. Nodig Ballon; calciumcarbide. Uitvoering Blaas een ballon enkele keren goed op en laat hem vervolgens geheel leeg lopen. Breng wat water in de ballon en vervolgens een stukje carbid. Sluit de ballon onmiddellijk en laat de ballon zich opblazen. De ballon wordt aan een metaaldraad bevestigd en wat hoger opgesteld. Steek de ballon aan met een op een stok geplaatste brandende kaars. Verklaring Calciumcarbide geeft met water acetyleengas en calciumhydroxide. Acetyleengas verbrandt met een roetende vlam. Veiligheid Bij de verbranding van het acetyleengas kan wat calciumhydroxide wegspatten. Calciumcarbide is nogal eens verontreinigd, waardoor bij reactie met water fosfine kan ontstaan. Over fosfine zijn geen gegevens over schadelijkheid of giftigheid bekend.

33. BENGAALS VUURWERK Een tot een fakkel gevouwen stuk filtreerpapier brandt met een gekleurde vlam. Nodig Vel filtreerpapier; strontiumnitraat (of bariumnitraat) Uitvoering Los 25 gram strontiumnitraat op in 100 ml water. Verzadig een vel filtreerpapier met deze oplossing. Droog het papier. Vouw het papier tot een fakkel en steek het aan. De fakkel brandt met een rode vlam. Dit recept is ook bruikbaar met een bariumnitraatoplossing. De fakkel kleurt groen. Veiligheid Strontiumnitraat werkt oxiderend. Bariumnitraat is schadelijk.

De chemische show


pagina 19

34. GEKNAL In een glas bevindt zich een vloeistof; na toevoegen van een vaste stof ontstaan vuurverschijnselen, geknal en roetvorming. Nodig Bekerglas van 250 mL (hoog model); bleekwater (natriumhypochloriet); calciumcarbide; WCreiniger (Tolet, Ajax W.C., Harpic), dus een toiletreiniger met natriumwaterstofsulfaat Uitvoering Breng in een bekerglas van 250 mL (hoog model) ongeveer 10 mL bleekwater. Voeg hieraan achtereenvolgens enkele brokjes calciumcarbide en ongeveer 3 gram van een geschikte WCreiniger toe. De reactie verloopt explosief met vuurverschijnselen, geknal en roetvorming. Voer de reactie in de zuurkast uit. Verklaring Bleekwater geeft met bepaalde WC-reiniger (dus met sterk zuur) chloorgas; carbid geeft met water acetyleen (ethyn); beide gassen reageren met elkaar. Veiligheid Carbid is vaak verontreinigd, waardoor bij de reactie fosfine wordt gevormd. Van fosfine zijn geen gegevens bekend. Chloorgas is giftig. Natriumwaterstofsulfaat is schadelijk, werkt irriterend voor de ogen en de huid.

De chemische show Fontys Lerarenopleiding Tilburg pagina 1

Recommend Documents