Proef 69   Kleurige ontleding.

juli 2013

Benodigde chemicaliën en spullen:

Petri-schaaltje met platina draden
Petrischaaltje met platina draden.
Ged. water (H2O):20 mL
Natriumsulfaat (Na2SO4·10H2O): 2 gram
Platina (Pt) draden Ø 0,5mm / 8cm:2
Broomthymolblauwoplossing 0,1%:1 mL
Petrischaaltje bijvoorbeeld Ø 7cm / 12mm hoog
Spanningsbron 9V DC / 200mA
2 Elektriciteitsdraden met krokodillenklemmen
Dun plankje ca 11cm x 11cm
Reageerbuis, roerstaaf.

Voorbereiding:

Neem een vierkant stukje triplex - dik karton kan ook - met zijden van ca 11 cm. Boor midden aan een kant, 1 cm van de rand, twee kleine gaatjes, en doe dat ook aan de tegenoverliggende zijde. Haal platina draadjes door de gaatjes zoals op de tekening hierboven. Zet het petrischaaltje op het plankje en buig aan beide zijden de platinadraad tot de bodem van de schaal. Het is beter als de draad de opstaande rand van het petriglas niet raakt, want door capillaire werking kan er vloeistof weglekken. Verbind de andere kanten van de platina draden (elektroden) met de (nog uitgeschakelde) spannings­bron d.m.v. de krokodillenklemmetjes en de elektriciteitsdraad.
Los in een grote reageerbuis circa 2 gram natriumsulfaat(decahydraat) op in wat water en vul aan tot 20 mL. Schenk over in de petrischaal.
Maak, indien nodig, indicatoroplossing door 10 milligram broomthymolblauw op te lossen in 10 mL ged. water; doe deze oplossing in een flesje met een druppelpipet.

Proef69b.jpg Uitvoering van de proef:

Voeg met de druppelpipet 1 mL broom­thymol­blauw­op­los­ssing toe aan de petrischaal. De oplossing wordt geelgroenig. Schakel nu de stroom in. Je ziet kleine belletjes aan beide draden in het groene water. Al spoedig verkleurt dit rondom de draadjes: aan de ene kant wordt het geel, aan de andere kant blauw. Laat dit een tijdje zo doorgaan. Schakel dan de stroom uit.
Vervolgens roer je alles weer door elkaar en het geheel wordt weer groenig. Je kunt alles weer herhalen door de stroom opnieuw in te schakelen, eventueel omgepoold.

Verklaring:

Dankzij de ionen in de zoutoplossing kan er een stroom lopen. Aan de positieve pool ontstaat zuurstof en aan de negatieve waterstof: er vindt ontleding van het water plaats. Zie daarvoor ook proef 66. Maar aan de positieve kant ontstaat aldus een overvloed aan H+-ionen en aan de negatieve kant een overvloed aan OH¯-ionen. Dus in de omgeving van de anode wordt de oplossing zuur en bij de kathode wordt die basisch. Dat zie je aan de kleur die de indicator aanneemt: geel voor zuur en blauw voor basisch.
Als je alles door elkaar roert, neutraliseren het zuur en de base elkaar en alles wordt weer als vanouds.

In plaats van broomthymolblauw is lakmoes of kookvocht van rode kool ook bruikbaar.

Na afloop van de proeven:

De vloeistof kan zonder bezwaar door de gootsteen.

Nadere beschouwingen van de M.S.

  • De positieve pool wil elektronen opnemen, is oxidator, wil reageren met water als enige aanwezige reductor.
    Water kan (zie Binas, tabel 48) als reductor reageren met een s.e.p. van +1,77 of +1,23. Deze laatste is de sterkste reductor, dus:
    2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e¯
    De elektronen gaan naar de pluspool en verdwijnen daar uit de oplossing. De H+-ionen kleuren het broom­thymol­blauw geel.

  • De negatieve pool wil elektronen afstaan. Hij reageert met een oxidator. Als oxidators zijn aanwezig Na+, H2O en SO42¯ waarbij SO42¯ de sterkste is. Je zou dus verwachten dat SO42¯ zou reageren. Maar SO42¯ wordt door zijn lading door de minpool afgestoten. Aldus blijft er water over als sterkste (-0,83) oxidator. Het reageert als volgt:
    2 H2O + 2 e¯ → H2 + 2 OH¯
    De elektronen worden geleverd door de minpool. De OH¯-ionen kleuren het broom­thymol­blauw blauw.
  • Hoe weet je nu dat het ene gas O2 is en het andere H2 en niet andersom?
    Dat het deze gassen zijn, wist je al uit proef 66. Je zou boven elke platina draad een omgekeerde reageerbuis vol water kunnen houden (met een klem). Dan stijgen de gassen op in de buis. Je ziet dan in de ene buis twee keer zoveel gas komen als in de andere. De grootste hoeveelheid is waterstof, want water ontleedt volgens:
    2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g)
    Dit is twee keer zoveel waterstof, want in gasvorm zijn er, bij gelijke druk, evenveel moleculen in eenzelfde volume, onafhankelijk van de massa van die moleculen.






Clinometer.jpg
Clinometer voor proef 70.

Klik hier voor een filmpje .WMV of hier .MP4    (3'18").