Proef 70 Bewegend gallium.
|
augustus 2013
|
Benodigde chemicaliën en spullen:
|
Petrischaal op helling.
|
Ged. water (H2O): | ca. 4 mL |
Zwavelzuur 96% (H2SO4): |
ca. 1 mL |
Gallium (Ga): | ca. 1 gram |
Elektrodes Pt, C: | zie tekst |
Petrischaal Ø 70mm, hoogte 10mm: | 1 |
Metalen plaatje 100mm x 70mm: | zie tekst |
Stroombron 9V/150 mA DC met draden en klemmen. |
Druppelpipet, statief, klemmen, |
USB-warmhoudplaatje, pincet. |
Voorbereiding: |
Neem een metalen plaatje, bijvoorbeeld blik of aluminium van 10 bij 7 cm. Buig een randje van 8 mm om en een
stukje van 30 mm, zoals in de figuur rechtsboven. (Je kunt ook een stuk stug elektriciteitsdraad buigen tot een dito houdertje
zoals bij de foto onder.)
Plaats dit op het ingeschakelde warmhoudplaatje en zet daarop het petrischaaltje met een papiertje
als
clinometer eronder.
Doe wat warm water (≥ 50°C) in het schuinstaande schaaltje, en leg er een stukje gallium in van ongeveer 1 gram.
Het zal smelten.
Plaats
- in het water gestoken - een platina draadje als positieve elektrode (anode) 2 cm links van het gallium en 2 cm rechts ervan
een koolstof staafje als negatieve elektrode (kathode). Een metalen vulpotlood met
draaisysteem is daarvoor handig. Je kunt dan het grafieten staafje mooi de vloeistof indraaien, en met een
krokodillenklem de stroom aansluiten aan het metaal van het potlood.
Uitvoering van de proef:
Verbind nu beide elektrodes met de stroombron: het platina + en het potlood -. Er gebeurt niets. Schakel de
stroom uit, en voeg nu met de druppelpipet langzaam
en voorzichtig 1 mL
zwavelzuur toe. Het gallium vormt onmiddellijk een mooie ronde druppel, net zoals in
proef 41.
Schakel vervolgens de stroom weer in.
Er zijn kleine belletjes zichtbaar aan de elektrodes ten teken dat het water ontleed wordt. Dat is niets
bijzonders, maar kijk naar het gallium!
De druppel rolt een beetje omhoog richting de kathode. En bovendien plat hij wat af en valt na enige tijd
weer terug. De druppel blijft zo heen en weer gaan tot de stroom wordt uitgeschakeld.
Beweging naar de kathode. |
Verklaring:
Het zuur laat met het metaal
waterstof ontstaan zodat het metaal zich
gaat gedragen als elektrisch, positief geladen. Daardoor trekt het vloeibare metaal naar de negatieve
elektrode. Wanneer dan de Hisn-wand H2 wordt, ontlaadt het gallium
en vloeit terug naar de beginstand. Dan komt er weer waterstof op, en het proces herhaalt zich.
Waterstof i.s.n. werkt als tegenhouder van de Ga3+-ionen.
Zie hiervoor ook proef 41-A.
In het huislaboratorium deed de proef het bij een spanning van 7 V en een stroom van 100 mA het mooist;
9 V voldoet ook.
|
Na afloop van de proef:
Met keukenpapier zuig je het zuur in de petrischaal op. Daarna zet je de schaal met wat water
in de koelkast. Dan stolt het gallium en is het weer bruikbaar voor een volgende proef.
Alternatief: In plaats van zwavelzuur kun je natronloog van ca. 8 M toepassen.
Maar dat werkt veel minder goed en bovendien moet de proef dan in een zuurkast worden gedaan.
Het blijkt namelijk dat er dan tevens zeer irriterende gassen ontstaan, waarschijnlijk door rommel in de koolstofkathode.