Proef 20   Ballonnetje opblazen.
juli 2012

Benodigde chemicaliën en spullen:
Proef20a.jpg
Een ballon wordt opgeblazen.
Natriumhydroxide (NaOH):12 gram
Aluminium (Al):8 gram
Water (H2O):150 mL
Petfles:ca. 500 mL
Opblaasballon, touwtje

Voorbereiding:

Gebruik bij voorkeur stukjes aluminium. Aluminiumfolie laat de reactie nogal snel verlopen. Gebruik je toch folie, dan vouw je dit zo stevig en glad mogelijk op. Niet opfrommelen.
Doe 12 gram natriumhydroxide in een droog petflesje van 500 mL. Voeg 150 mL (kraan)water toe. Laat het natriumhydroxide oplossen. De vloeistof wordt daarbij warm. Laat het geheel weer afkoelen. Het is belangrijk dat tijdens de proef de temperatuur niet teveel stijgt. Zet dan ook het flesje tijdens de proef in een pannetje koud water met ijs. Leg het ballonnetje klaar en een stukje dun touw. Oefen van tevoren om de ballon snel op de hals van de fles te kunnen doen.

Uitvoering van de proef:

Doe het aluminium in de fles en maak meteen de ballon vast op de opening van de fles. Draai alvast het touw losjes 3x om de slurf van de ballon en leg er een losse knoop in.
In de fles ontstaat een gasontwikkeling en de ballon wordt langzaam opgeblazen. Als het aluminium is opgelost, stopt de gasontwikkeling. Trek het touw aan en knoop de ballon daarmee goed dicht. Haal de ballon van de fles. Leg nog een extra knoop in het slurfje van de ballon. De ballon stijgt op.

Verklaring:

Er is in de fles waterstofgas ontstaan door de navolgende reactie:
2 Al (s) + 2 OH¯ (aq) + 6 H2O → 2 [Al(OH)4]¯ (aq) + 3 H2 (g)
Deze reactie is erg exotherm, d.w.z. produceert warmte. Daarom is koelen belangrijk, anders wordt de boel zo heet dat er niet alleen waterstofgas, maar ook waterdamp in de ballon komt. Dat condenseert later weer en verzwaart daarmee de ballon zodat die niet zal opstijgen.
Hoeveel is nodig? Weeg ballonnetje en touwtje vooraf. Dat is bijvoorbeeld samen 5 gram. Eén liter lucht weegt 1,29 g, één liter waterstof 0,09 g. Elke liter waterstof levert dus een opwaartse kracht van 1,29-0,09=1,2 gf (1 gf is 0,01 N). Om de ballon te laten stijgen is meer dan 5gf nodig, zeg 6gf, dwz 6/1,2=5 liter. Dat is dus 5x0,09=0,45 gf, ofwel 0,45/2=0,225 mol water­stof­gas. Voor 3 mol waterstofgas is 2 mol aluminium en natrium­hydro­xide nodig, dus voor 0,225 mol is dat 0,225*2/3=0,15 mol. De benodigde hoeveelheden zijn dus: 0,15*27g=4,05g Al en 0,15*40g=6,0 g NaOH.
Om zeker genoeg waterstof te hebben neem je dubbele hoeveelheden van deze goedkope chemicaliën: 8 gram Al en 12 gram NaOH.

Na afloop van de proef:

Proef20b.jpg
Dansend in de zon.

Van de restjes van de proef kun je nog aluminiumhydroxide maken. Dat is een z.g. amfolyt (d.w.z. een stof zich zowel basisch kan gedragen als zuur). Het vocht weggooien kan zonder bezwaar met veel water door de gootsteen, want NaOH is tenslotte ook gootsteenontstopper.

Waarschuwing

De ballon bevat waterstofgas. Dat is erg brandbaar. Maak dus vooral geen grote hoeveelheid ballonnen om bij een feestje het plafond te versieren. Dat kan tot een fatale brand leiden !

Klik hier voor een filmpje .WMV of hier .MP4    (3'15").

En hier voor filmpjes op YouTube.