Een chemieleerkracht heeft hier de unieke kans om leerlingen verwonderd te laten zijn. Via wat spectaculairdere proefjes kan je de leerlingen meenemen in de wondere wereld van de chemie. Enkele voorbeelden volgen hieronder : www.nvon.nl/.webloc Olfactorisch : Bereiding van fruitaroma’s.
1. Breng in een proefbuis 2 ml ethanol, 2 ml boterzuur en 1 ml zwavelzuur (18M). Plaats de proefbuis in een warmwaterbad gedurende ongeveer 10 minuten. Ruik daarna voorzichtig aan het mengsel. 2. 3. 4. 5.
Voer dezelfde proef uit maar gebruik pentanol en azijnzuur. Voer dezelfde proef uit maar gebruik ethanol en methaanzuur. Voer dezelfde proef uit maar gebruik methanol en salicylzuur. Voer dezelfde proef uit maar gebruik ethanol en benzoëzuur.
Noteer voor elke proef de waarneming, de reactie en de naam van het gevormde ester. Show de chemie : ‘Nothing tends to imprint chemical facts upon the mind so much as the exhibition of interesting experiments’
Deel 1 en deel 2 : Deze boekjes willen inspiratie en ondersteuning bieden bij boeiende demonstraties in de klas en daarbuiten. Er wordt aandacht besteed aan de kunst van het demonstreren, aan het opzetten van chemieshows en aan veiligheid en milieu. Daarna volgen aanwijzingen voor ruim 40 en 50 demonstratieproeven die tot de verbeelding spreken. ISBN : 978 90 8797 005 5 ISBN : 978 90 8797 007 9
VLAMKLEURING
Demonstratieproef + experiment voor geoefende leerling Derde Graad Kan aansluiten bij leerstof over
Het atoommodel van Bohr
1
Inleiding
De vlamproeven zijn mooie en spectaculaire proeven die zich uitstekend lenen voor klasdemonstraties om de verschillen in de atoomspectra van de elementen te illustreren. Ze kunnen ook gebruikt worden om als leerlingenproef uitgevoerd te worden. We beschrijven twee uitvoeringen en bij de tips worden nog een aantal alternatieven gegeven. 2
Benodigdheden
Experiment A
Bril Bunsenbrander Microspatel Opvangbakje met zand NaCl, CaCl2, CuCl2, BaCl2, SnCl2, Fe (poeder), Mg (poeder)
3
Veiligheid
Experiment B
Methanol Zouten (LiCl, CuSO4.5H2O, NaBr en KI ) Lege aluminium theelichthouders Petrischaaltjes Maatbekers (100 mL) Lange lucifers
Draag een veiligheidsbril! Gebruik best geen nitraten want die vormen een uiterst brandbaar mengsel in de opvangbak. De met water gevulde petrischaaltjes zijn erg praktisch daar deze de aluminiumhouders afkoelen tijdens de vlamproefexperimenten. De koeling is noodzakelijk omdat er een kans bestaat dat het glas breekt wanneer de proef rechtstreeks in glazen petrischaaltjes wordt uitgevoerd.
4 4.1
Uitvoering Experiment A
Zorg voor een afstand van ongeveer 10 cm tussen brander en opvangbakje. Neem op de microspatel en schepje van de te onderzoeken stof. Hou dat boven de vlam en tik met de vrije hand tegen de spatel.
Koperionen 4.2
Natriumionen
Litiumionen
Kaliumionen
Experiment B
De verschillende oplossingen die als brandstof moeten dienen, worden bereid door in kleine maatbekers respectievelijk 20 mg LiCl, 30 mg CuSO4.5H2O, 50 mg NaBr en 50 mg KI in 10 mL methanol op te lossen. De lege aluminium theelichthouders worden dan gevuld met de methanoloplossingen van de metaalzouten en worden in petrischaaltjes geplaatst die voor de helft gevuld zijn met water. 5
Chemische achtergrond Elektronen zijn niet alleen deeltjes, maar hebben ook een golfkarakter: Het zijn, net als fotonen, 'golfdeeltjes'.
Elk elektron bevindt zich in grondtoestand op een bepaald energieniveau. Door opname van energie wordt een elektron uit de grondtoestand naar een energie met een hogere energie-inhoud verplaatst. Het kan uit deze 'aangeslagen toestand' rechtstreeks terugvallen naar de grondtoestand. Daarbij zendt het elektron licht uit met een energie die overeenkomt met het verschil in energieniveau tussen aangeslagen toestand en grondtoestand (E = h.f). Dit kan ook in verschillende stappen gebeuren. Alle energieovergangen samen leveren een spectrum op. Het schillenmodel van Bohr (Nobelprijs 1922) wordt hiermee verklaard.
6
Afvalverwerking
Na afloop kunnen de verbrandingsresten in het vat met zware metalen worden geschept. Aluminiumschaaltjes kunnen in de vuilnisbak. 7
Tips
De wieken die vastgehecht zijn aan het metalen plaatje kunnen erg praktisch zijn om de latere oplossing aan te steken, maar ze zijn niet per definitie nodig. Het gebruik van ethanol levert geen goede resultaten omdat de zouten minder goed oplossen in ethanol dan in methanol. De concentratie van de metaalzouten is niet zo belangrijk. Hoe meer metaalzouten er worden opgelost in methanol, des te intenser de latere kleur van de vlam zal zijn.
8
Alternatieven
Watten op satéstokjes gebruiken. Oorstaafjes met een houten stokje gebruiken. Het wattenstaafje bevochtigen met water, doppen in het te onderzoeken metaalzout en in de vlam houden Een papierklem of een ijzerdraadje met een geplooid oogje kan men ook gebruiken. De metaalzouten kunnen ook opgelost worden in methanol en met een plantenverstuiver in de vlam verneveld worden (best op voorhand uittesten).
Eigenschappen van stoffen 1. Invloed temperatuur op verplaatsing chemisch evenwicht: 1.1. Benodigdheden: • • • • •
2 reageerbuisjes met stop reageerbuisklem 10 ml 2-propanol (isopropanol) mespuntje kobaltchloride CoCl2.6H2O bunsenbrander
1.2. Voorbereiding: •
• •
Los het kobaltchloride op in de alcohol (eventueel licht verwarmen in warmwaterbad). Er ontstaat een diepblauwe kleur. Voeg onder schudden geleidelijk water toe totdat de oplossing roze kleur. Verdeel de oplossingen over de twee reageerbuisjes en plaats er de stoppen op.
1.3. Uitvoering: • • • • •
Steek de bunsenbrander aan Neem één van de reageerbuisjes in de reageerbuisklem. Beweeg de reageerbuis voorzichtig over en weer in de vlam waarbij de kleur langzaam verandert van roze naar blauw Vergelijk de kleur van de verwarmde reageerbuis met de tweede reageerbuis die als referentiekleur fungeert Koel de eerste reageerbuis terug af onder een koude waterstraal. De kleur wordt terug roze. Vergelijk met de referentiereageerbuis.
1.4. Bespreking: De evenwichtsreactie die plaatsgrijpt is endotherm naar rechts Co(H2O)62+ Roze
Co2+ + 6 H2O blauw
1.5. Tips: Je kan in plaats van isopropanol ook ethanol gebruiken maar dit is meer ontvlambaar Je kan deze gevulde rb gemakkelijk bewaren zodat je dit experiment meerdere keren kan uitvoeren (denk aan het milieu, kobaltchloride is een giftige stof) 2-propanol: R: 11-36-67, S: 2-7-16-24/25-26 1
2. Kleurenspel op je bord! 2.1. Benodigdheden: • • • • •
melk een diep bord kleurstof vloeibaar afwasmiddel wattenstaafjes
2.2. Uitvoering: • •
•
• •
• •
Doe net genoeg melk in een bord om de bodem van het bord volledig te bedekken. Laat een druppeltje kleurstof van elke kleur in de melk vallen. Laat deze druppeltjes dicht bij elkaar vallen in het centrum van het bord. Neem een (proper) wattenstaafje, en raak hiermee het centrum van de melk aan. Let erop dat je het mengel niet mengt, raak het melkoppervlak gewoon aan met het puntje van je wattenstaafje. Niets gebeurt! Dop je wattenstaafje even in een beetje afwaszeep. Raak met het ingezeepte gedeelte van je wattenstaafje het midden van de melk aan en houd het daar gedurende 10-15 sec. Observeer die explosie van kleuren! Dip je wattenstaafje opnieuw in de zeep en vervolgens op verschillende plaatsen in de melk. Je ziet dat de kleuren blijven bewegen, zelfs als je het wattenstaafje weg haalt.
2.3. Bespreking: •
Melk is voornamelijk water maar bevat ook vitaminen, mineralen, proteïnen en minidruppeltjes vet die in suspensie aanwezig zijn in de oplossing. Vetten en proteïnen zijn gevoelig aan veranderingen in de omgevende oplossing (de melk dus). Wanneer je zeep toevoegt, gaan de zwakke chemische bindingen die de proteïnen in oplossing houden veranderen. Dit zorgt voor de bevrijding van alle moleculen! De vet- en proteïnemoleculen buigen, rollen, draaien in alle richtingen. De kleurstofmoleculen worden in alle richtingen geduwd, wat dus een goede methode is om alle onzichtbare activiteit te visualiseren. Op hetzelfde moment werken de zeepmoleculen samen om een cluster te vormen (ook wel micel genoemd). Deze micellen verdelen het vet in de melk. Dit snelle mengen van vet en zeep veroorzaakt eveneens bewegingen in de melk. Pas wanneer er overal micellen en vetdruppeltjes aanwezig zijn, stopt de beweging. 2
•
•
Nog een element dat bijdraagt tot de explosie, is oppervlaktespanning. Aangezien de melk voornamelijk uit water bestaat, heeft deze een oppervlaktespanning gelijk aan die van water. - - De druppeltjes kleurstof die op het oppervlak drijven hebben de neiging om stil te blijven liggen. Vloeibare zeep breekt de oppervlaktespanning door de cohesieverbindingen te breken tussen de watermoleculen (waterstofbindingen), waardoor de kleuren dus door de melk kunnen zakken. Detergentmoleculen hebben een bipolair karakter (hydrofiel aan één einde en hydrofoob aan het ander), wat het water in de melk doet hechten aan de vetmoleculen. De hydrofiele uiteinden lossen immers op in water, de hydrofobe uiteinden in het vet.
2.4. Tips: Je kan verschillende kleuren inkt gebruiken of voedingskleurstof. Deze laatste vind je bv in de (Chinese) supermarkt.
3
3. Lavalamp 1 3.1. Benodigdheden: • • • • •
een glas water kleurstof olie Zout, zand of kaarsenpellets
3.2. Uitvoering: •
•
Vul een glas half met water en voeg een paar druppels kleurstof toe. Giet olie over het water tot het glas driekwart gevuld is. Wacht nu even tot de twee lagen volledig gescheiden zijn. Doe hier wat zout/zand/pellets in en kijk wat er gebeurt!
3.3. Waarneming: Het zout/zand/pellets zijn zwaarder dan water en olie en zakken tot op de bodem. Er komen gekleurde oliedruppels van de bodem terug naar boven.
3.4. Bespreking: •
•
Water en olie mengen niet: dit noemt men dus een heterogeen mengsel (= omgekeerde van homogeen mengsel). Ze ontmengen in twee lagen met olie bovenaan omdat dit een lagere dichtheid heeft dan water. Zand/zout (kaarsenpellets, die verkocht worden om kaarsen te maken, zijn hier zelfs nog beter voor) zijn zwaarder dan zowel water en olie, en zakken dus helemaal naar de bodem. - - - Wanneer dit gebeurt, trekken de korreltjes door adhesiekrachten wat olie mee naar beneden. - De olie stapelt zich op tot er genoeg is om in één blob los te komen van het zand/zout/de pellets, en terug te keren naar de olielaag. Dit geeft het effect van een lavalamp.
3.5. Tips: De kaarsenpellets kunnen gekocht worden in hobbywinkels zoals bijvoorbeeld: De Banier
4
4. Ontvlambaarheid van organische stoffen 4.1. Benodigdheden: • • • • •
pentaan of hexaan een propje wat een gehalveerd plastic buis een kaarsje een emmer met een vochtige handdoek
4.2. Uitvoering: • • •
Breng hexaan of pentaan op een propje watten Breng dit propje boven aan een gehalveerde plastic buis die schuin opgesteld werd. Onder aan de buis breng je een brandend kaarsje watje met pentaan of hexaan emmer met water en vochtige handdoek
kaarsje gehalveerde plastic buis
4.3. Bespreking: • • •
Vluchtige oplossingen zijn soms heel licht ontvlambaar De meeste organische stoffen zijn erg brandbaar. Niet alle branden kunnen geblust worden met water, gebruik een branddeken.
Pentaan: R: 12-65-66-67-51/53, S: 2-9-16-29-33-61-62 Hexaan: R: 11-38-48/20-62-65-67-51/53 S: 2-9-16-29-33-36/37-61-62
5
Thermochemie 1. Maak je eigen Hot en Cold packs 1.1. Benodigdheden: • • • • • • • •
Calciumchloride Natriumthiosulfaat Kaliumchloride Natriumbicarbonaat ( bakpoeder) 5 zip zakjes maatcilinder 100 ml, 25 ml beker 100 ml, 600 ml eetlepel
1.2. voorbereiding: Volg de instructies en vul de waarnemingen in de tabel in. Noteer daarna in de tabel of het gaat om een exotherme of een endotherme reactie en tracht het voorkomen van dat type reactie te verklaren.
1.3. Uitvoering: 1.3.1. Deel A: • •
•
Doe 1 eetlepel Calciumchloride in een plastiek zakje. Voeg 65 ml Water toe en schud het zakje. Vul de tabel in. Doe 1 eetlepel Natriumbicarbonaat ( bakpoeder) in een ander zakje. Voeg 65 ml water toe en schud het zakje. Vul de tabel in. Doe 1 eetlepel Calciumchloride en 1 eetlepel Natriumbicarbonaat in een derde zakje en voeg 125 ml water toe. Sluit het zakje niet! Meng de inhoud door elkaar. Vul de tabel in
1.3.2. Deel B: • •
Doe 1 eetlepel kaliumchloride in een andere zak. Voeg 65 ml water toe Sluit het zakje en schud. Noteer je waarnemingen in de tabel.
1.3.3. Deel C: • •
Vul de beker van 100 ml half met natriumthiosulfaat. Voeg ¼ eetlepel water toe. Vul de beker van 600 ml ongeveer tot de helft met water plaats de beker met het natriumthiosulfaat er in. Breng het water in de grote beker aan de kook en roer in het natriumthiosulfaat tot het opgelost is.
6
• • •
•
Doe het vuur uit en laat de beker in het water staan tot kamertemperatuur bereikt wordt. Wanneer de beker afgekoeld is haal je hem voorzichtig ( niet schudden!) uit het water. giet de inhoud van de beker zeer voorzichtig in het plastiek zakje. Kijk na of er kristallen gevormd worden. Indien dit het geval is, moet je snel werken! Voeg een klein beetje ( 1/8 eetlepel) natriumthiosulfaat toe. Sluit het zakje en schud. Noteer je waarnemingen in de tabel.
1.4. Waarnemingen: Procedure
Waarneming
Reactie: exotherm of endotherm
A1 : calciumchloride en water A2: natriumbicarbonaat en water A3: calciumchloride, natriumbicarbonaat en water B1: kaliumchloride en water C : natriumthiosulfaat aan de oplossing toevoegen.
1.5. Bespreking: Bij het openbreken van chemische ionbindingen gebeuren energieomzettingen die de reactie exotherm of endotherm maken. Je hebt genoteerd welke onderdelen van de proef exotherm en welke endotherm zijn. Tracht nu een verklaring te geven van deze verschijnselen, als je weet dat alle betrokken stoffen zouten zijn .
1.6. Tips: Zip-zakjes kan je in alle mogelijke formaten in de handel verkrijgen, tot zeer kleine zakjes bij AVA-Papierwaren.
7
2. Endotherme reactie van bariumhydroxide en een ammoniumzout
2.1. Benodigdheden: • • • • • • •
(32 g) bariumhydroxide Ba(OH)2.8H2O (11 g) ammoniumchloride NH4Cl of (17 g) NH4NO3 of (15 g) NH4SCN erlenmeyer van 250 ml houten plankje van 10cm/15cm thermometer roerstaaf trekkast (er ontsnapt immers NH3 tijdens het experiment!)
2.2. Voorbereiding: • •
Breng op het houten plankje een weinig water aan Plaats de erlenmeyer op het plankje zodat er een laagje water tussen de erlenmeyer en het plankje achterblijft
2.3. Uitvoering: •
• • •
Voeg de twee vaste stoffen (bariumhydroxide en het ammoniumzout) samen in de erlenmeyer (laat de erlenmeyer op het plakje staan). Roer gedurende 2 minuten de twee stoffen door elkaar met een roerstaaf. Plaats een thermometer in de erlenmeyer met het reservoir in de twee stoffen. Controleer de temperatuur.
2.4. Waarneming: • • •
•
De temperatuur zakt tot beneden -10°C Er komt ammoniakgas vrij en er ontstaat een vloeistof Er vriest waterdamp aan de buitenkant van de erlenmeyer vast en het houten blokje komt vast te zitten aan de erlenmeyer. Hef de erlenmeyer op, het houten plankje hangt vast aan de erlenmeyer.
2.5. Bespreking: Deze reactie is endotherm. De warmte nodig voor de reactie wordt onttrokken aan de omgeving (het water). Hierdoor zakt de temperatuur van het water tot onder het vriespunt. Bij deze reactie worden twee vaste stoffen omgezet in een vloeistof en een gas. Dit is de drijvende kracht achter deze reactie (toename in wanorde) De reactie die plaatsgrijpt: Ba(OH)2 + 2 NH4Cl BaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O Ammoniumchloride: R: 22-36, S: 2-22 8
3. Brandende zakdoek: Een zakdoek ontbrandt maar er worden na de reactie geen beschadigingen aangetroffen. Kan ook uitgevoerd worden met een briefje van 20 Euro.
3.1. Benodigdheden: • • • • •
ethanol water bunsenbrander katoenen zakdoek ijzeren tang
3.2. Voorbereiding: •
Maak een oplossing van een mengsel ethanol/water in de verhouding 50/50
3.3. Uitvoering: • • • • •
Dompel de droge zakdoek in de vloeistof en wring uit. Steek de bunsenbrander aan. Houd de zakdoek met behulp van een tang in de vlam. De zakdoek ontvlamt. Beweeg hem heen en weer zodat het bovenste gedeelte niet te sterk verwarmd wordt. Als de vlam begint te verminderen, doof de brandende zakdoek met een forse ruk. Toon de zakdoek aan het publiek, de zakdoek is onbeschadigd.
3.4. Bespreking: De warmte die ontstaat bij de verbranding van alcohol wordt gedeeltelijk opgevangen door het water dat opwarmt tot kookpunt en verdampt. Hierdoor is er niet voldoende hitte om de stof te beschadigen. Reactie C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O Ethanol: R: 11, S: 2-7-16
9
4. De bereiding van ijzer via de termietreactie. 4.1. Benodigdheden: • • • • • • • • •
2,6 g aluminiumpoeder (heel fijn) 8,5 g Fe2O3 5 cm magnesiumlint (blankgeschuurd) houten plankje schep zand vijzel met stamper magneet hamer ijzeren tang
4.2. voorbereiding: • • •
Maak op het houten plankje een heuveltje met zand Breng het aluminiumpoeder met het Fe2O3 poeder in een vijzel en meng goed met behulp van de stamper Maak in het zandheuveltje een putje en leg dit mengsel erin.
4.3. Uitvoering: • •
Steek het magnesiumlint in dit mengsel Ontsteek het magnesiumlint, dit brandend magnesiumlint doet het mengsel ontvlammen
4.4. waarneming: • • • • • •
Een hevige, spectaculaire reactie grijpt plaats Een bol Al2O3 blijft over. In deze bol is een ijzeren kern aanwezig. Koel de bol af onder een waterkraan Sla de bol stuk met een hamer De ijzeren kern kan aangetoond worden met een magneet
4.5. Bespreking: De termietreactie is een reactie tussen Al en Fe2O3 waarbij ijzermetaal Fe gevormd wordt. Deze reactie is zeer exotherm (Hreactie = - 423 kJ/ mol gevormd Fe) vandaar de naam termietreactie. Fe2O3 is niet magnetisch Al- metaal is niet magnetisch Fe- metaal is wel magnetisch Al2O3 is niet magnetisch Bij het experimenteel uitvoeren van die reactie zal je merken dat deze reactie een betrekkelijk grote activeringsenergie nodig heeft om te starten. Deze activeringsenergie wordt geleverd door brandend magnesiumlint. (Geef eens de reactievergelijking voor deze redoxreactie.) 10
De reactievergelijking voor de termietreactie zelf gaat als volgt: + 2 Al 2 Fe + Al2O3 Fe2O3 (
)(
)
(
)
(
)
(
)(
)
4.6. Tips: 1. Bewijs dat deze reactie een redoxreactie is. 2. Bereken zelf hoeveel warmte er vrijkomt om 1kg ijzer te bereiden (Antw. ≈ -7600 kJ/kg) 3. Bereken hoeveel Fe2O3 we moeten toevoegen aan 2,6 gram Al om de reactie Stoechiometrisch te laten verlopen. 1 Fe2O3 + 2 Al 1 Al2O3 + 2 Fe vermenigvuldigingsfactor aantal mol voor reactie ….. ….. ….. ….. aantal mol tijdens reactie
…..
…..
…..
…..
Aluminium: R: 15-17, S: 2-7/8-43
11
Redoxchemie 1. Fruitsapklok 1.1. Benodigdheden: • • • • • • •
Wandklok met secondewijzer die normaal met een AAbatterij werkt Een glazen beker van 600 ml Fruitsap 20 tot 30 cm Mg-lint aan één uiteinde opgerold 20 tot 30 cm Cu-draad aan één uiteinde opgerold Krokodillenklemmen om de metaaldraden te verbinden met de batterijpolen van de klok Een statief of opstelling waaraan de klok kan vastgehecht worden
1.2. Werkwijze: • • • •
Breng 400 ml fruitsap in de beker. Verbind het Mg-lint met het ‘-‘contact van de klok en de Cudraad met het ‘+’contact van de klok. Hang de andere uiteinden van de draden in het fruitsap. De klok begint na enkele seconden reeds te tikken. Merk de gasvorming aan de Cu-draad op.
1.3. Verklaring: Er treedt een redoxreactie op in dit systeem. Mg treedt als reductor op. Het Mg-lint wordt geoxideerd, en de H+-ionen van het zure fruitsap worden aan de Cu-draad gereduceerd tot H2-gas. Optredende reacties: oxidatie: Mg2+ + 2e- ← Mg E° = -2,37 V reductie: 2 H+ + 2e- → H2 E° = 0,00 V Men kan de bronspanning berekenen: Ub = E°OX – E°RED = 0,00 V – (-2,37 V) = 2,37 V Er is ook gasvorming aan het Mg-lint waar te nemen door de rechtstreekse aantasting van Mg in het zure milieu van het fruitsap.
1.4. Alternatieven: In plaats van fruitsap kan ook hard leidingwater gebruikt worden of gedestilleerd water waaraan keukenzout werd toegevoegd. De bronspanning is dan lager, waardoor de klok zachter en trager tikt. Magnesium: R: 11-15, S: 2-7/8-43
12
Figuur opstelling:
Achterkant klok
Mg-
C
draad
400 mL
600 mL
13
2. Spectaculaire redoxreacties: een rookscherm 2.1. Benodigdheden: 4 g ammoniumnitraat NH4NO3 0,5 g ammoniumchloride NH4Cl 4 g zinkpoeder Zn 0,5 g dijood I2 (kan vervangen worden door bariumnitraat Ba(NO3)2)
• • • •
2.2. Voorbereiding: • • •
Werk steeds in een droog milieu want bij de minste vochtigheid kan de reactie opstarten. Breng de stoffen NH4NO3, NH4Cl, I2, bij elkaar in een droge porseleinen schaal. Voeg op het laatst het zinkpoeder toe.
2.3. Uitvoering: Start de reactie door enkele druppels water toe te voegen. Een hevige reactie heeft plaats met witte rook en een hevige vlam.
2.4. Bespreking: De ontbinding van NH4NO3 wordt gekatalyseerd door de aanwezigheid van water. Reactievergelijking: NH4NO3 → N2O + 2 H2O Naarmate de temperatuur stijgt, wordt Zn geoxideerd. Totale reactie: NH4NO3 + Zn → N2 + ZnO + 2 H2O De aanwezigheid van I2 doet roodbruine dampen ontstaan.
2.5. Tips: Gebruik geen grote hoeveelheden bij deze proef omwille van het explosieve karakter van de ammoniumzouten. Zorg voor goede ventilatie want de rook is giftig. Als alternatief kan je ook aluminiumpoeder en dijood gebruiken. Ook daar doen enkele druppels water dienst als katalysator. Ammoniumchloride: R: 22-36, S: 2-22
14
3. Schoon geld 3.1. Benodigdheden: Citroensap Glas Doffe, koperen muntstukken (1, 2 of 5 eurocent)
• • •
3.2. Uitvoering: Pers de citroen uit en vul het glas met citroensap. Doe 1 of 2 doffe munten in het glas. Wacht 5 minuten. Spoel de munten af en neem waar.
• • • •
3.3. Bespreking: Het koperen muntstuk wordt langzaam aangetast door de lucht en oxideert tot koperoxide. Het koperoxide vormt een dof laagje aan de buitenkant. reactievergelijking: 2 Cu + O2 → 2 CuO Als je het koperen muntstuk in het glas legt, reageert dit koperoxide met het zuur. reactievergelijkingen: H3C6H5O7 + 3 H2O → 3 H3O+ + C6H5O732 H3O+ + CuO → Cu2+ + 3 H2O
3.4. Alternatieven: Je kan ook azijn gebruiken. Toevoegen van een beetje keukenzout heeft een versnellend effect. Een verroeste ijzeren spijker kan je laten reageren met cola. Het verroeste laagje bestaat uit diijzertrioxide, dat met het fosforzuur uit cola reageert.
3.5. Tips: Op een analoge manier kan je ook zilver poetsen: gebruik dan beter een afwasteil vermits de meeste zilveren voorwerpen niet in een bekerglas passen. • • • • •
Bedek de bodem van de afwasteil helemaal met aluminiumfolie. Giet een laagje warm water op de aluminiumfolie. Doe het bakpoeder erbij en wacht tot het poeder niet meer bruist. Leg het bestek in de teil. Zorg ervoor dat het bestek de aluminiumfolie raakt en helemaal onder water ligt. Wacht 5 minuten.
15
•
•
Haal het bestek met de schuimspaan uit de teil en leg het op een stukje keukenpapier. Wees voorzichtig; het water en het bestek zijn warm. Droog het bestek met keukenpapier. Wat neem je waar?
Het zwarte laagje op het zilveren bestek is zilver(I)sulfide. Het ontstaat door inwerking van o.a. waterstofsulfide op het zilver. Het zwarte laagje verdwijnt door een optredende redoxreactie tussen het aluminium en de zilverionen, waarbij aluminium geoxideerd, en de zilverionen gereduceerd worden. Het bakpoeder of eventueel keukenzout versnelt de reactie.
16
4. Spectaculaire redoxreacties: spontaan vuur 4.1. Benodigdheden: • • •
Kaliumchloraat KClO3 Poedersuiker (sacharose) Geconcentreerd zwavelzuur H2SO4
4.2. Voorbereiding: Weeg in een afzonderlijk schaaltje: • 2 g poedersuiker • 6 g KClO3
4.3. Uitvoering: • • •
Breng de KClO3 en de suiker samen in een perfect droge beker en roer voorzichtig. Voeg 1 druppel geconcentreerd H2SO4 toe en ga achteruit staan. Na 2 tot 3 seconden start een hevige reactie met sterke rookontwikkeling.
4.4. Waarschuwing: Het mengsel van KClO3 en suiker is zeer explosief. Sla dus nooit het mengsel op voorhand op.
4.5. Bespreking: Er treedt een hevige verbrandingsreactie op. Het geconcentreerde H2SO4 katalyseert de ontleding van KClO3 tot KCl en atomaire zuurstof. De atomaire zuurstof reageert zeer hevig met de suiker die geoxideerd wordt.
4.6. Tips: Deze reactie kan ook gebruikt worden om de invloed van een katalysator op de reactiesnelheid aan te tonen. Kaliumchloraat: R: 9-20/22, S: 2-13-16-27 Zwavelzuur: R: 35, S: 1/2-26-30-45
17
Eigenschappen van CO2 1. Colafontein 1.1. Benodigdheden: • • • • •
Rol Mentos 1,5 liter fles cola light Vel papier Plakband Cocktailprikker
1.2. Uitvoering: • • • • • •
Voer de proef buiten uit Rol het vel papier op en plak het vast met plakband. Prik er een cocktailprikker door Stapel alle Mentossnoepjes in de rol papier. Haal de dop van de fles cola en zet de rol papier met de snoepjes om de hals van de fles. Trek de cocktailprikker eruit zodat de snoepjes in de cola vallen en loop snel achteruit.
1.3. Bespreking: Cola is een frisdrank. In alle frisdranken zit koolzuurgas, dat zorgt voor de bubbels. Het koolzuurgas zit opgelost in de cola, maar probeert eruit te ontsnappen. Het water in de cola houdt dat tegen. Water heeft namelijk oppervlaktespanning. Dat betekent dat de watermoleculen elkaar heel goed vasthouden. Het koolzuurgas zit tussen de watermoleculen in en kan er moeilijk tussenuit. Als je de fles openmaakt, ontsnapt er een beetje koolzuurgas uit de cola. Dat hoor je aan het sissende geluid. In mentossnoepjes zit Arabische gom. Dit maakt je snoepje zacht, zodat je er lekker op kunt kauwen. De Arabische gom zorgt er ook voor dat de oppervlaktespanning van het water wordt gebroken. Het koolzuurgas kan dan makkelijker ontsnappen. Dat gaat zelfs zo snel, dat er heel veel cola uit de fles spuit. Meer verklaringen kan je vinden in fizzy_bang.pdf.
1.4. Tips: • •
Probeer ook eens of het lukt met andere frisdranken en snoepjes. Probeer het proefje ook eens met spa rood, 7-up of appelsap en gebruik in plaats van mentos eens dropkrijt, muntdrop, m&m’s of winegums.
18
2. Dansende rozijnen 2.1. Benodigdheden: • • • • •
Glas met water Soda of bakpoeder Eetlepel Azijn Rozijnen
2.2. Uitvoering: • • • •
Neem een glas, half gevuld met water. Voeg hierbij een halve eetlepel soda, goed roeren. Voeg daarbij 3 eetlepels azijn. Voeg vervolgens de rozijnen toe.
2.3. Bespreking: Als soda in aanraking komt met zuur treedt een reactie op (net als bij zuiveringszout met citroensap). Er ontstaan belletjes van koolzuurgas (koolstofdioxide, CO2). Koolzuurgas zorgt ook voor de belletjes in frisdrank. De belletjes hechten zich aan de rozijnen, waardoor ze stijgen. Als de rozijnen aan het wateroppervlak komen laten de belletjes los en zinken de rozijnen weer. In de lucht zit ook koolzuurgas. Het kan eruit gehaald worden door de lucht heel erg af te koelen. Dit koolzuur wordt onder andere gebruikt in frisdrank en brandblussers.
2.4. Tips: Gebruik steeds donkere droge rozijnen. In plaats van azijnzuur kan hier ook gebruik gemaakt worden van citroenzuur of wijnsteenzuur. In plaats van rozijnen kan je ook gebruik maken van mottenbollen uit naftaleen.
19
3. Bereiding van CO2: Koolstofdioxide is een reukloos, kleurloos gas dat gemakkelijk kan bereid worden door leerlingen met huis, tuin en keukenproducten
3.1. Benodigdheden: • •
Bakpoeder (NaHCO3) Een zuur
3.2. Uitvoering: 3.2.1. Methode 1 • •
voeg bakpoeder samen met vb. azijn of citroenzuur of een ander organisch zuur. De reactie grijpt plaats in waterig milieu. Indien je vertrekt van azijnzuur is dit water voorradig, bij citroenzuur moet je water toevoegen
3.2.2. Methode 2 • • •
Breng een bruistablet in water en vang het gas op. Het bruistablet bevat NaHCO3 samen met citroenzuur Let op: geen bruistabletten gebruiken die een ontsmettende werking hebben zoals steradent want daarbij wordt zuurstofgas gevormd.
3.3. Verklaring Het zuur reageert met de waterstofcarbonaat-ion volgens de onderstaande reactie: H+ + HCO3- CO2 + H2O
20
4. Bruisen en schuimen 4.1. Benodigdheden: • • • •
20 g bakpoeder 5 ml methylrood indicator ( 0,02 g methylrood in 60 ml alcohol oplossen en aanlengen met water tot 100 ml ) 20 g waspoeder 50 ml 6M HCl
4.2. voorbereiding: • • •
Breng 20 g bakpoeder, 5 ml methylrood indicator, 20 g waspoeder in een hoge beker. Voeg 50 ml water toe en roer. Het mengsel is geel. Zet in een andere beker de HCl oplossing klaar
4.3. Uitvoering: • •
Giet de HCl in de hoge beker en meng vlug. Het mengsel wordt rood en er ontstaat een schuim dat tot over de rand van de beker bruist.
4.4. Bespreking: Het aanwezige detergent zorgt voor een felle schuimvorming, de indicator voor kleuromslag.
4.5. Tips: • •
•
Breng vooraf geen water in de hoge beker en vervang de HCl oplossing door 100 ml huishoudazijn. Snij een citroen en pers het sap in een glas (of neem 25 ml sinaasappelsap). Voeg 10 druppels afwasdetergent toe. Plaats het glas op een bord en voeg een soeplepel bakpoeder toe. Werk in een hoge maatcilinder en vervang het detergent door slaolie. Gebruik als indicator het sap van vruchten vb krieken. De gevormde gasbellen zijn gekleurd en goed zichtbaar in de olie
Waterstofchloride: R: 23-35, S: 1/2-9-26-36/37/39-45
21
5. Brandblusser 5.1. Benodigdheden: • • • •
4 kaarsen van verschillende lengte (je kan met kaarsresten werken) een grote glazen bak vb aquarium een doosje bakpoeder een fles huishoudazijn
5.2. voorbereiding: • •
Hecht de kaarsen vast verspreid over de bodem van de bak Strooi op de bodem het bakpoeder uit
5.3. Uitvoering: •
•
Steek de kaarsen aan. Zeg aan de toehoorders dat je de kaarsen zult doven zonder te blazen of de kaarsen aan te raken. Giet voorzichtig azijn in de bak zonder de kaarsen te raken. De kaarsen doven één na één, de kortste kaars eerst.
5.4. Bespreking: Bij de reactie wordt CO2 gevormd. CO2 onderhoudt de verbranding niet (zie toepassing als brandblusser). De aanwezige zuurstof in de bak wordt verdreven omdat koolstofdioxide zwaarder is dan lucht.
5.5. Variatie: • •
Maak een zeepoplossing met 2% glycerol. Blaas een zeepbel en schud ze in de bak gevuld met CO2. De bel drijft aan de oppervlakte van de bak.
5.6. Tips Als je werkt met theelichtjes, kan deze proef ook als leerlingenexperiment dienen.
22
6. Massavermindering 6.1. Benodigdheden: • • • • •
een balans tot op 0,1 g nauwkeurig een erlenmeyer van 150 ml een ballon bakpoeder azijn
6.2. voorbereiding: • •
Breng in een erlenmeyer 20 ml azijn. Doe in de ballon een schep bakpoeder en bevestig de ballon op de erlenmeyer, ervoor zorgend dat geen bakpoeder in de azijn terechtkomt.
6.3. Uitvoering: Plaats het geheel op de balans en bepaal de massa. Breng het ballonnetje omhoog zodat het bakpoeder in de erlenmeyer terechtkomt. Door de vorming van CO2 zwelt de ballon op. Lees na het beëindigen van de proef opnieuw de massa af. De massa is afgenomen.
6.4. Bespreking: Door de volumevergroting van de ballon zorgt de archimedeskracht in de lucht voor een schijnbare massavermindering.
23
7. bereiding van koolstofdioxide 7.1. benodigdheden: beker van 250 ml erlenmeyer van 250 ml bakpoeder azijn theelichtje maatcilinder van 50 ml
• • • • • •
7.2. Uitvoering: steek het theelichtje aan en plaats het brandend kaarsje in de beker schep 2 lepels bakpoeder in de erlenmeyer en giet hierover 30 ml azijn giet het ontstane gas in de beker over de brandende kaars (zorg ervoor dat geen vloeistof mee in de beker terechtkomt)
• • •
7.3. Bespreking: Koolstofdioxide wordt bereid door de reactie van volgende ionen: HCO3-
+
H+ CO2 + H2O
(1)
7.4. Tips: • • • • • • •
Kijk op de verpakking en noteer welke chemische stof, die we aantreffen in bakpoeder, hier reageert. Geef van deze stof de systematische naam Schrijf de ionisatievergelijking van deze stof Geef de systematische naam van azijnzuur: Schrijf de ionisatievergelijking van deze stof: Het gas koolstofdioxide kan gegoten worden. Verklaar waarom dit mogelijk is. Koolstofdioxide is een gas dat niet in staat is een verbranding te onderhouden dit in tegenstelling met zuurstofgas. Geef hierop een belangrijke toepassing.
24
8. reacties van koolstofdioxide: 8.1. Benodigdheden: • • • • • •
beker van 500 ml glazen trechter reageerbuisje (rb) ½ bruistablet kalkwater (Ca(OH)2 oplossing) lakmoesindicator oplossing
8.2. Uitvoering: • • • •
• •
vul de beker met water en plaats de trechter omgekeerd in de beker vul de rb volledig met water en sluit de opening met de duim af . plaats de rb over de trechter ervoor zorgend dat geen luchtbellen in de rb komen laat de halve bruistablet in het water vallen en zorg ervoor dat ze onder de trechter terechtkomt zodat de rb gevuld wordt met gas Neem de rb, als ze volledig gevuld is met gas, van de trechter en giet enkele ml kalkwater in de rb. Schud de rb. Voeg enkele druppels lakmoesoplossing toe aan het water in de beker.
8.3. Tips: • • • • • • • •
Kijk op de verpakking van de bruistabletten naar de ingrediënten. In het water worden de ionen gevormd en grijpt dus reactie (1) plaats Welke stoffen uit de bruistablet zorgen voor deze reactie? De gevormde koolstofdioxide reageert met het water tot vorming van koolzuur Schrijf hiervan de reactievergelijking. De aanwezigheid van koolstofdioxide kan aangetoond worden met kalkwater door volgende neerslagreactie. Ca2+ + CO32 CaCO3 Kalkwater is dus een indicator voor koolstofdioxide.
25
9. Zure reactie van koolstofdioxide Als je pijn in je hoofd hebt, kun je een pilletje tegen de hoofdpijn nemen. Als je liever geen pillen slikt is er een alternatief: een bruistablet. De bruistablet los je op in water en kun je de pijnstiller drinken. Wist je trouwens dat je met bruistabletten ook een beetje kunt toveren? In het onderstaande proefje staat wat je moet doen.
9.1. Benodigdheden: • • • • •
maatcilinder trechter schaaltje stukje bruistablet (aspirine, verkrijgbaar bij de apotheek) broomthymolblauw oplossing (verkrijgbaar bij aquariumspeciaalzaken)
9.2. Voorbereiding: Broomthymolblauw oplossing maken: • Los 3,2 ml 0,05 M NaOH (natronloog) op in 200 ml demiwater. • Voeg ook 100 mg broomthymolblauw toe en roer tot dit oplost. Let op: de broomthymolblauw lost slecht op in water! U kunt het beste eerst de broomthymolblauw in een deel van het water oplossen, dan aanvullen met de rest.
9.3. Uitvoering: • • •
Zet de maatcilinder op het schaaltje. Vul de maatcilinder met een trechter met 15 ml broomthymolblauw oplossing. Haal de trechter weg en laat het stukje bruistablet in de maatcilinder vallen. Wat zie je gebeuren?
9.4. Bespreking: Broomthymolblauw is een stof die kan verkleuren, afhankelijk van de zuurgraad. Als een Alka Seltzer tablet oplost ontstaat er een gas (CO2, koolstofdioxide). Dit veroorzaakt het 'bruisen' als de tablet oplost. Door de aanwezigheid van dit gas wordt de oplossing zuurder en verandert de kleur van de broomthymolblauw oplossing van blauw naar geel. Uiteindelijk wordt de oplossing groen.
9.5. Tips: •
De broomthymolblauw oplossing is blauw als hij net gemaakt is. Na een tijdje wordt de oplossing door contact met de lucht iets zuurder en wordt de kleur groen. Als de oplossing groen is geworden, kunt u enkele druppels natronloog toevoegen, dan wordt de oplossing weer blauw. 26
•
•
Na de proef moet de maatcilinder heel goed omgespoeld worden met water! Er mogen geen resten van de gebruikte oplossing meer aanwezig zijn, anders verkleurt de oplossing voordat er opnieuw een nieuwe tablet wordt toegevoegd. Door te blazen met een rietje in de oplossingen krijg je hetzelfde resultaat, vermits we CO2 uitademen
27
10. Lavalamp 2 10.1. Benodigdheden: • • • • • • •
Slaolie of zonnebloemolie Vitamine C-bruistablet Water Voedingsmiddelenkleurstof (te koop bij bv Indische toko) Limonadeglas zonder opdruk Eetlepel Liniaal
10.2. Uitvoering: • • • • •
Vul het glas met 4 cm water, gebruik het liniaal. Voeg 10 druppels kleurstof toe. Roer deze door het water Giet de slaolie rustig op het gekleurde water tot vlak onder de rand. Voeg hierbij de vitamine-C bruistablet.
10.3. Bespreking: Olie drijft op water omdat olie minder zwaar is dan water. Dat heeft te maken met de dichtheid van de vloeistoffen. De dichtheid van een vloeistof is het gewicht van één liter van die vloeistof. Een liter water weegt meer dan een liter olie. Chemici zeggen dan: de dichtheid van water is groter, dan die van olie. De vitamine-C bruistablet reageert met het water. Daarbij ontstaat koolzuurgas. Dat zit ook in frisdrank. Je kunt het koolzuurgas zien aan de belletjes. Net als in frisdrank stijgen de belletjes in je lavalamp ook naar boven. Er gaat ook water mee naar boven. Helemaal bovenaan spatten de belletjes uit elkaar. Het water zakt dan weer naar beneden, omdat het zwaarder is dan de slaolie. Je ziet dus bellen koolzuurgas met water opstijgen en bellen water weer zakken.
28
Indicatoren 1. De Custardproef 1.1. Benodigdheden: • • • • • • •
Custard (vanillepoeder, zit onder meer in vanillepudding) Water Slaolie Margarine (bijvoorbeeld Becel light) Karnemelk 4 schoteltjes 4 theelepels
1.2. uitvoering: • • • • • •
Doe op 4 schoteltjes een halve theelepel custardpoeder Doe op het 1° schoteltje een theelepel water en goed roeren. Doe op het 2° schoteltjes een theelepel slaolie en goed roeren Doe op het 3° schoteltje een halve theelepel margarine en goed roeren Doe op het 4° schoteltje een theelepel karnemelk en goed roeren. Wat zie je aan de kleur van de custard?
1.3. Bespreking: Water kleurt custardpoeder geel. Daardoor kun je met custardpoeder laten zien dat ergens water in zit. In slaolie zit geen water, de custard blijft dus gewoon wit. Wat je misschien niet had verwacht, is dat er in boter en karnemelk ook water zit. Daarom kleuren boter en de karnemelk het custardpoeder ook geel.
1.4. Tips: Gebruik ook eens mayonaise of gewone melk als teststof.
29
2. Onzichtbare verf: Een tekst of tekening, geschreven met een kleurloze indicator, wordt tevoorschijn getoverd door besproeien met een basische oplossing
2.1. Benodigdheden: • • • • • • • • •
0,5 g fenolftaleïne 0,5 g thymolftaleïne 2 g m-nitrofenol 60 ml 95% ethanol 0,2 g NaOH 500 ml water sproeifles wit blad 3 verfborstels
2.2. Voorbereiding: • • • •
Rode “verf”: los 0,5 g fenolftaleïne op in 20 ml 95% ethanol Blauwe “verf”: los 0,5 g thymolftaleïne op in 20 ml 95% ethanol Gele “verf”: los 2 g nitrofenol op in 20 ml 95% ethanol ontwikkelvloeistof: 0,2 g NaOH oplossen in 500 ml water (= 0,01 M naoh) Vul de sproeifles met de ontwikkelvloeistof
2.3. Uitvoering: •
•
Schilder met de verfborstels en de indicatoren een tekening op een blad papier ( kleuren kunnen ook gemengd worden). Vermijd te veel vloeistof te gebruiken. Besproei de tekening met de ontwikkelvloeistof. De kleuren komen te voorschijn. Na 1 minuut verdwijnen de kleuren opnieuw. Terug sproeien doet ze weer te voorschijn komen.
2.4. Bespreking: Deze proef moet een beetje geoefend worden om de juiste hoeveelheid vloeistof te gebruiken. De kleurverandering is gebaseerd op zuurbase indicatoren. De gebruikte indicatoren zijn kleurloos. De kleuren verdwijnen vrij vlug door de werking van CO2 uit de lucht
2.5. Tip: De gebruikte “verven” kunnen bewaard ofwel met veel water doorgespoeld. Ethanol: R: 11, S: 2-7-16 Natriumhydroxide: R: 35, S: 1/2-26-37/39-45 30
3. Indicatoren aanwezig in planten: Zuurbase indicatoren zijn terug te vinden in allerlei planten. De kleur van de plantedelen is dan ook sterk beïnvloed door de zuurtegraad.
3.1. Benodigdheden: • • • • • • •
rode koolsap huishoudazijn reinigingsmiddel met ammoniak bakpoeder (= natriumwaterstofcarbonaat) kleurloze koolzuurhoudende drank wasmiddel 6 bekers van 250 ml
3.2. Uitvoering: • • •
• •
Breng 125 ml azijn in één der bekers. Voeg 5 ml rode kool extract toe en meng. Noteer de kleur Breng 125 ml ammoniakoplossing in een andere beker. Voeg 5 ml rode kool extract toe en meng. Noteer de kleur Breng 5 ml (=1 theelepel) baksoda in een volgende beker. Voeg 125 ml gedestilleerd water toe en roer tot al de soda is opgelost. Voeg 5 ml rode kool extract toe en meng. Noteer de kleur Breng 125 ml kleurloze frisdrank in de volgende beker. Voeg 5 ml rode kool extract toe en meng. Noteer de kleur Los 5 ml (= 1 theelepel) wasmiddel op in 124 ml gedestilleerd water. Voeg 5 ml rode kool extract toe en meng. Noteer de kleur
3.3. Bespreking: Deze proefjes kunnen uitgevoerd worden met allerlei plantenextracten De meeste plantedelen lossen op in water, dit levert meestal een troebele oplossing. In ethanol is de oplossing helder. De proeven kunnen uitgevoerd worden op de overheadprojector. Men kan ook de dag voordien een filtreerpapiertje of een stuk stof in de oplossing dompelen en drogen. Enkele voorbeelden van te gebruiken planten.
31
Plant Biet Braambes Rode kool radijs Thee Tomaatblad
oplossing ethanol water water ethanol water ethanol
kleur Donker rood Donkerrood Paars Rood Kleur van de thee Groen
3.4. Tips: Het rode koolsap kan bekomen worden door het sap te nemen uit een bokaal rode kool of door gebruik te maken van een verse rode kool. • Snij de rode kool in stukjes, voeg water toe en roer de fijngesneden stukjes kool tot het water een mooie blauwe kleur heeft. Giet door een zeef in een beker. De blauwe oplossing is het rode koolextract. Rode koolsap kan bewaard worden door het in te vriezen.
32
4. Demoproef: projectie van indicatoren 4.1. Benodigdheden: • • •
•
• • •
Projector, Petrischalen, Indicatoren: vb. thymolblauw, methyloranje, broomcresolgroen, broomthymolblauw, fenolftaleïne, … . Methylrood en universeel indicatoren zijn minder geschikt. Zure en basische oplossingen: verdunde waterstofchloride oplossing, verdunde natriumhydroxide oplossing, natriumcarbonaat oplossing, natriumwaterstofsulfaat oplossing. Natriumwaterstofsulfaat en natriumwaterstofcarbonaat (soda) poeder. Zure en basische producten uit het dagelijkse leven: vb. citroensap, zeepoplossing, … . Gedestilleerd water
4.2. Uitvoering en bespreking: 4.2.1. 1e Variant •
•
•
•
Een petrischaal wordt met gedestilleerd water gevuld en op de projector geplaatst. Aan de oplossing worden enkele druppels thymolblauw toegevoegd. De oplossing kleurt geel Eventueel kan ter controle de pH van gedestilleerd water bepaald worden a.h.v. een teststrip met universeel indicator. Aan de rechterkant van het petrischaaltje worden enkele korreltjes natriumwaterstofsulfaat toegevoegd. Door het toevoegen van dit zure zout slaat de kleur van de oplossing rond het toegevoegde poeder om van geel naar rood (zuur). Aan de tegenovergestelde kant van het schaaltje worden enkele brokjes natriumwaterstofcarbonaat toegevoegd. Hier verkleurt de oplossing van geel naar blauw (basisch). Eventueel kan de pH van de oplossing rond het toegevoegde poeder bepaald worden a.h.v. teststrips met universeel indicator.
4.2.2. 2e Variant •
•
Gedestilleerd water in een petrischaal wordt met enkele druppels natriumhydroxide oplossing basisch gemaakt (pH 8 à 9). Bovenaan worden enkele druppels thymolblauw aangebracht, onderaan methyloranje Nadien wordt de oplossing in het centrum van het petrischaaltje aangezuurd met citroensap. Ten gevolge van de dalende pH slaat eerst de indicator methyloranje en daarna thymolblauw om naar de rode kleur 33
5. Demoproef: indicatoren Deze demoproef is een variante op de demoproef met de geprojecteerde indicatoren. Het voordeel van deze proef is dat de kleurverschillen van een zelfde indicator bij basische en zure pH beter tot uiting komen. In dit experiment wordt een basische oplossing aangezuurd door het toevoegen van een bruistablet.
5.1. Benodigdheden: • • • • •
8 maatcilinders (100 ml) 8 x 100 ml gedestilleerd water 8 x 1 ml NaOH 0,1 mol/liter Indicatoren, vb. : fenolftaleïne, methylrood, broomthymolblauw, universeel indicator 8 x (1/8) bruistablet (Alka-Seltzer of Rennie)
5.2. Uitvoering: • • • • •
Leng 8 ml NaOH-oplossing 0,1 mol/l aan tot ongeveer 800 ml (1 ml NaOH-oplossing per 100 ml water). Verdeel in 4 fracties van 200 ml. Voeg aan elke fractie een verschillende indicator tot intense kleur. Verdeel de gekleurde oplossing telkens over 2 maatcilinders. Laat 1/8 bruistablet gelijktijdig in 4 maatcilinders met verschillende indicator vallen.
5.3. Bespreking: •
•
• •
5.4. Tips:
Wanneer elke indicator aan twee maatcilinders toegevoegd wordt, en men slechts aan één van beide een bruistablet toevoegt, is de kleuromslag nog duidelijker. Plaats de maatcilinder met fenolftaleïne niet aan de buitenkant; na het toevoegen van de bruistablet wordt de oplossing in deze maatcilinder kleurloos en is de maatcilinder niet meer zo duidelijk zichtbaar. Wanneer ¼ bruistablet wordt toegevoegd sloeg de kleur te snel om. Met een druppel kleurloze detergent verloopt de omslag trager en ontstaat schuim.
Recepten voor sterk geconcentreerde indicatoren • Paarse indicator: 0,9 g fenolftaleïne + 0,4g thymolftaleïne in 30 m 95% ethanol • Blauw indicator: 1,5g thymolftaleïne in 30 ml 95% ethanol • Groen indicator: 0,6g thymolftaleïne + 6,0g m-nitrofenol in 30 ml 95% ethanol • Geel indicator: 6,0g m-nitrofenol in 30 ml 95% ethanol 34
• •
Oranje indicator: 0,45 g fenolftaleïne + 6,0g m-nitrofenol in 30 ml 95% ethanol Rood indicator: 1,5g fenolftaleïne + 3,0g m-nitrofenol in 30 ml 95% ethanol
Het voordeel van sterk geconcentreerde oplossingen is dat je slechts enkele druppels nodig hebt voor een duidelijke kleur bij projectie Natriumhydroxide: R: 35, S: 1/2-26-37/39-45
35
6. Redoxindicatoren 6.1. Benodigdheden: • • • •
KOH Methyleenblauw Glucose Glazen bokaal of fles met stop
6.2. Voorbereiding: 15 minuten vooraf: • Los 5 g KOH schilfers en 3 g glucose op in 250 ml water. • Voeg er een mespunt methyleenblauw aan toe. Meng alles goed. • Laat het mengsel rusten tot een kleurloze oplossing ontstaat.
6.3. Uitvoering: • • • • • •
Sluit de fles met de kleurloze oplossing af met een stop. Schud de fles, er ontstaat een blauwe oplossing. Laat de fles rustig staan; de kleur verandert naar roos en opnieuw naar kleurloos. Neem de stop van de fles en laat verse lucht in de fles. Plaats de stop op de fles en schud opnieuw. De blauwe kleur komt weer te voorschijn. Je kan dit gedurende enkele uren herhalen.
6.4. Verklaring: Redoxindicatoren hebben een verschillende kleur in gereduceerde en geoxideerde vorm. Methyleenblauw wordt in basisch milieu door glucose gereduceerd en wordt kleurloos. Schudden met lucht doet het opnieuw oxideren tot een blauwe kleur.
6.5. Alternatieven: Je kan ook indigokarmijn gebruiken. Los dan 20 g NaOH en 12 g glucose op in 1 liter water. Vul verschillende flesjes met 25 ml van deze oplossing en voeg hieraan enkele druppels 1% indigokarmijn-oplossing toe. Schud en laat de oplossing rusten tot een gele kleur ontstaat. Bij schudden wordt de oplossing rood, bij heftiger schudden groen. Door het flesje te laten staan verandert de kleur over rood opnieuw naar geel.
6.6. Tip: Met deze proef kan ook de omkeerbaarheid van een reactie aangetoond worden. Kaliumhydroxide: R: 22-35, S: 1/2-26-36/37/39-45 36
Eigenschappen van stoffen ............................................................ 1 1. Invloed temperatuur op verplaatsing chemisch evenwicht:................. 1 2. Kleurenspel op je bord!.................................................................. 2 3. Lavalamp 1 .................................................................................. 4 4. Ontvlambaarheid van organische stoffen.......................................... 5 Thermochemie ............................................................................... 6 1. Maak je eigen Hot en Cold packs..................................................... 6 2. Endotherme reactie van bariumhydroxide en een ammoniumzout ....... 8 3. Brandende zakdoek:...................................................................... 9 4. De bereiding van ijzer via de thermiet-reactie................................. 10 Redoxchemie ............................................................................... 12 1. Fruitsapklok ............................................................................... 12 2. Spectaculaire redoxreacties: een rookscherm ................................. 14 3. Schoon geld ............................................................................... 15 4. Spectaculaire redoxreacties: spontaan vuur ................................... 17 Eigenschappen van CO2 ............................................................... 18 1. Colafontein................................................................................. 18 2. Dansende rozijnen ...................................................................... 19 3. Bereiding van CO2:...................................................................... 20 4. Bruisen en schuimen ................................................................... 21 5. Brandblusser .............................................................................. 22 6. Massavermindering ..................................................................... 23 7. bereiding van koolstofdioxide ....................................................... 24 8. reacties van koolstofdioxide : ....................................................... 25 9. Zure reactie van koolstofdioxide ................................................... 26 10. Lavalamp 2 .............................................................................. 28 Indicatoren .................................................................................. 29 1. De Custardproef.......................................................................... 29 2. Onzichtbare verf: ........................................................................ 30 3. Indicatoren aanwezig in planten: .................................................. 31 4. Demoproef: projectie van indicatoren ............................................ 33 37
5. Demoproef: indicatoren ............................................................... 34 6. Redoxindicatoren ........................................................................ 36
38
