Exo-energetische reactie: Een chemische reactie waarbij energie vrijgegeven wordt.

Transcriptie

1 Onweer onder water 1. Onderzoeksvraag Hoe kunnen we een onweer onder water nabootsen? 2. Voorbereiding a. Begrippen als achtergrond voor experiment Redoxreactie: Een reactie tussen atomen, moleculen en/of ionen waarbij elektronen worden uitgewisseld. Exo-energetische reactie: Een chemische reactie waarbij energie vrijgegeven wordt. b. Materiaal + stoffen Materiaal: Handschoenen Bekerglas van 250ml met droog zand Grote reageerbuis Statief met klem Druppelpipet Spatel Bekerglas met 100ml water of een laagje zand Stoffen: Geconcentreerd zwavelzuur Ethanol 99% Vast kaliumpermanganaat c. Opstelling (foto)

2 3. Veiligheid Etiketten: Ethanol CH 3CH 2OH Kaliumpermanganaat KMnO 4 Gevaar CAS H 225 P 210 Gevaar CAS H P Zwavelzuur H 2SO 4 Gevaar CAS H 314 P H- en P-zinnen: Ethanol: H225 P210 Zwavelzuur: H314 P

3 Kaliumpermanganaat: H P WGK-codes: Ethanol: WGK = 1 Zwavelzuur: WGK = 1 Kaliumpermanganaat: WGK = 3 Het afval moet bijgevolg verwerkt worden bij de halogeenvrije solventen (kleurcode geel) COS-brochure: Ethanol mag zowel voor demonstratieproeven als door de leerlingen zelf al gebruikt worden vanaf de eerste graad. Geconcentreerd zwavelzuur mag vanaf de tweede graad gebruikt worden in demonstratieproeven. De leerlingen mogen er zelf pas mee beginnen werken in de derde graad. Kaliumpermanganaat mag in demoproeven gebruikt worden vanaf het eerste jaar. Leerlingen zelf mogen er in de tweede graad zelf al mee werken. 4. Uitvoeren a. Werkwijze Doe ongeveer 2 ml geconcentreerd zwavelzuur in de grote reageerbuis. Klem de reageerbuis in het statief. Plaats het bekerglas met een laagje zand onder de reageerbuis. Druppel met de druppelpipet voorzichtig langs de rand 4 ml ethanol op het zwavelzuur. Hoe minder de twee lagen mengen, hoe beter het resultaat zal zijn. Laat met een spatel enkele grove kristallen kaliumpermanganaat in de reageerbuis vallen. Voeg als de reactie afgelopen is nog enkele kristallen kaliumpermanganaat toe. Als de reactie niet goed op gang komt, kan het helpen voorzichtig de buis heen en weer te bewegen. Leeg na afloop van de reactie de reageerbuis in het bekerglas met water. Houd hierbij de reageerbuis niet in je handen. b. Waarneming (+ foto s) Bij het toevoegen van ethanol bij het zwavelzuur:

4 Bij het toevoegen van de kaliumpermanganaatkristallen in de proefbuis:

5 De stoffen reageren zo met elkaar dat er onweer ontstaat. We nemen vonken waar in de vorm van korte, felle lichtflitsen. 5. Reflecteren a. Optredende reacties 2 KMnO 4 + H 2SO 4 K 2SO 4 + Mn 2O 7 + H 2O Mn 2O H 3O e - 2 MnO H 2O 2 H 2O O H 3O e - 2 Mn 2O 7 4 MnO O 2 Op het grensvlak van zwavelzuur en ethanol reageren zuurstof en ethanol luidruchtig onder vuurverschijnselen: donder en bliksem!

6 C 2H 5OH + 3 O 2 2 CO H 2O b. Besluit Kaliumpermanganaat reageert met zwavelzuur. Hierbij wordt dimangaanheptoxide gevormd. Deze stof bevindt zich in een zuur milieu door het zwavelzuur. Met dit gegeven vindt er een redoxreactie plaats en wordt mangaandioxide gevormd. Deze stof is oxiderend en zal daardoor reageren met licht ontvlambare stoffen. Aangezien ethanol dergelijke stof is, zullen de twee reageren. Dit gebeurt met vorming van koolstofdioxide en water. Deze reactie is exo-energetisch. Hierdoor kunnen we de lichtflitsen waarnemen. c. Koppeling aan leerplan/nen VVKSO BRUSSEL D/2012/7841/063 B17 Chemische reacties waarbij energie wordt verbruikt of vrijkomt onder vorm van warmte, licht of elektriciteit, identificeren als endo- of exo-energetisch aan de hand van experimentele waarnemingen en/of gegeven en herkenbare voorbeelden uit het dagelijks leven. C6 B74 De essentiële ionenreactie en de stoffenreactievergelijking van de geïllustreerde en analoge reacties schrijven. Wenken Behalve het schrijven van de essentiële ionenreactievergelijking tussen twee ionsoorten kunnen de leerlingen ook de drie reactiesoorten (neerslagvorming, gasvorming en neutralisatie) in een gegeven reactievergelijking identificeren. d. Bronnen i. Literatuur Handboek Showdechemie, Kramers-Pals, H.& van Schravendijk, J.& Bouma, H.& de Gruijter, J.& Metselaar, M., p Brandl, H. (2006). Trickkiste Chemie, 2e druk, p Keulen: Aulis. 20in%20NVOX_2008.pdf ii. Film

7 Beeldmateriaal van experiment: 6. Tips and tricks a. Opmerkingen bij uitvoeren van proef Een zeer boeiende proef voor leerlingen om te zien, maar veiligheidsmaatregelen zijn zeer belangrijk! Werk met een vuurvaste proefbuis en zet zelfs dan nog een bak met zand onder de opstelling, moest er iets mis gaan. Belangrijk is de afhandeling van de reactieproducten. Laat voldoende afkoelen. Voeg traag water toe. Pas op voor het eventueel opstarten van de reactie. Indien de reactie beëindigd is, voeg veel water toe. Giet de afval ter neutralisatie bij de anorganische hydrdoxiden.