Proef 42 Simpele koperspiegel. |
januari 2013 |
Benodigde chemicaliën en spullen: |
![]() De uitgewassen reageerbuis. | |
Ammoniumchloride (NH4Cl): | 1 gram | |
Koperpoeder of -vijlsel (Cu): | ½ gram | |
Duran© reageerbuis: | 1 | |
Reageerbuishouder of -klem, gasbrander | ||
Voorbereiding: |
![]() Verhitten. |
![]() ![]() |
Nadere beschouwingen van de M.S.
Een reactie die energie nodig heeft, heet endotherm. Een reactie waarbij energie vrijkomt, heet exotherm.
Ontstaat die energie uit het niets? Nee, want dan zou de wet van behoud van energie niet meer opgaan.
De energie die vrijkomt (bijvoorbeeld warmte en licht) ontstaat uit chemische energie. Het is dus een
energieomzetting: de totale hoeveelheid energie blijft gelijk. Bij de endotherme reactie worden de aangevoerde
hoeveelheden energie omgezet in chemische energie. Woorden als warmte en licht horen niet in de reactievergelijking, het zijn immers geen stoffen. Een reactievergelijking heet zo omdat voor en achter de pijl de aantallen atomen (eventueel ionen) gelijk zijn. Je mag boven de pijl wel zetten "endo" (d.w.z. kost energie, endotherm) of "exo" (levert energie op, exotherm):
De beide gassen stijgen niet even snel op. Dit kun je controleren met een strook lakmoespapier. Hang deze boven in de buis tot even boven de plaats waar je verhit. Een deel van de lakmoesstrook wordt rood en een deel wordt blauw. HCl is een zuur en NH3 een base. Het lichtste gas stijgt sneller dan het zwaarste. HCl heeft een molaire massa van 36,45 g mol-1 en NH3 een molaire massa van 17,03 g mol-1. Klopt dit alles met wat je ziet? Op een koelere plaats vindt de omgekeerde reactie plaats:
De reactie kan dus twee kanten op: het is een omkeerbare reactie. Deze leidt tot een evenwicht: er is wat van de beginstoffen en wat van de eindstoffen. Beide reacties, de heengaande en de teruggaande, vinden dan even snel plaats. Een evenwichtsreactie geef je met dubbele pijltjes weer: NH4Cl (s) ⇆ NH3(g) + HCl (g)
Als je warmte toevoert, gaat de heengaande reactie sneller dan de teruggaande: er ontstaat meer van de gassen.
Het evenwicht verschuift naar rechts.
Je mag NIET zeggen dat de heengaande reactie sneller gaat en de teruggaande reactie langzamer:
beide reacties gaan sneller bij hogere temperatuur! Maar het effect daarvan op de heengaande reactie is sterker.
Als je warmte afvoert, gaan ook beide reacties langzamer maar de heengaande reactie meer dan de teruggaande:
er ontstaat meer van de vaste stof. Het evenwicht verschuift naar links. Voor 2 CuCl (s) → Cu (s) + CuCl2 (s) geldt dit allemaal ook. De reactie naar rechts (de heengaande reactie) is een redoxreactie waarbij de reductor en de oxidator gelijk zijn. Zo'n reactie heet een autoredoxreactie. Een andere naam hiervoor is disproportionering. Enerzijds verandert Cu+ in Cu en neemt een elektron op (is dus oxidator, Binas, tabel 48 bij + 0,52) en anderzijds verandert Cu+ in Cu2+ en staat een elektron af (is dus reductor, tabel 48 bij +0,15). Volgens tabel 48 zal deze reactie het doen want de twee Cu+ hebben in de tabel posities ten opzichte van elkaar zoals F2 t.o.v. Li. Het is dus vreemd dat deze reactie endotherm is en dat de omgekeerde reactie het van nature schijnt te doen. Is het heel heet dan gaat de reactie naar rechts. De buitenkant van de buis is kennelijk heter dan de binnenkant (of je verhit de kopervoorraad minder intens). Hoe zit het met de hoeveelheden? Stel, er is 5 mmol Cu2O. Dat wordt 10 mmol CuCl. Dit vormt 5 mmol Cu-spiegel en 5 mmol CuCl2 hetgeen terug gaat naar de kopervoorraad en met 5 mmol daarvan reageert tot 10 mmol CuCl. En de cyclus kan opnieuw beginnen. Er is 5 mmol koper vervoerd, de chloride-ionen zijn slechts de vervoerders. |