Chemisch stoplicht - Chemieleerkracht.be

Chemisch stoplicht
1. Onderzoeksvraag
Hoe kunnen we aan de hand van chemische reacties een oplossing de kleuren van een
stoplicht krijgen?
2. Voorbereiding
a. Begrippen als achtergrond voor experiment
Oxidator: een chemische stof die in een chemische reactie elektronen kan opnemen.
Reductor: een chemische stof die in een chemische reactie elektronen kan afstaan.
Oxidatie: een chemisch proces waarbij een stof (de reductor) elektronen afgeeft aan een
andere stof (de oxidator) waarbij het oxidatiegetal van de reductor toeneemt.
Reductie: is het scheikundige proces waarbij een deeltje elektronen opneemt.
Functionele groepen: onderdelen van moleculen met een structureel motief, herkenbaar
aan de vaste elementensamenstelling en de covalente bindingen.
Ketonen: een functionele groep, bestaande uit een carbonylgroep waaraan twee
koolstofatomen zijn gebonden.
b. Materiaal + stoffen
Materiaal:
Bekerglas
Erlenmeyer met passende stop
Stoffen:
Glucose
Water
Natriumhydroxide of kaliumhydroxide
0,04g Indigokarmijn
c. Bereiding oplossingen
Los 14 g glucose oplossing in 700ml water.
Los 6g NaOH op in 200 ml water tot een 3% oplossing.
d. Opstelling (foto)
e. Veiligheid
i. Etiketten
Natriumhydroxide
NaOH
Gevaar
H 314
P 280.1+3-301+330+331-305+351+338
CAS 1310-73-2
ii. H/P zinnen
H-zinnen
H 314 Veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsel.
P-zinnen
P 280.1+3-301+330+331-305+351+338 Beschermende handschoenen en oogbescherming
dragen. NA INSLIKKEN: de mond spoelen — GEEN braken opwekken. BIJ CONTACT MET DE
OGEN: voorzichtig afspoelen met water gedurende een aantal minuten. Indien mogelijk,
contactlenzen verwijderen. Blijven spoelen.
iii. WGK code
NaOH wgk: 1
iv. COS brochure
NaOH:
 Leerlingen bij voorkeur met verdunde oplossingen laten werken (de ervaring van de
leerlingen speelt hier een belangrijke rol)
3. Uitvoeren
a. Werkwijze
Voeg aan de suiker oplossing 0,04g indigokarmijn toe. Hierdoor wordt de oplossing blauw.
Voeg hierna de blauwe suikeroplossing toe aan de NaOH-oplossing. Laat het mengsel
staan en neem waar.
b. Waarneming (+ foto’s)
De kleur van de oplossing verandert meteen in groen, vervolgens na enige minuten in rood
en na weer enige minuten tenslotte in geel. Daarmee is de proef niet voorbij, integendeel.
Pak de kolf, houd een vinger op de stop zodat die er niet afvliegt, en schud krachtig. De
oplossing wordt via rood weer groen. Zet de kolf neer en zie hoe de kleur weer overgaat in
rood en daarna geel. Opnieuw schudden en alles gebeurt wederom. Dit kun je
meerdermaal herhalen.
4. Reflecteren
a. Optredende reacties
Formule indigokarmijn: C16H8N2Na2O8S2
Glucose + O2  glucomaat
b. Besluit
De indicator hier is indigokarmijn dat door de glucose omkeerbaar. Glucose wordt
gereduceerd van zijn basische groene vorm naar een gele, met als tussenstap een rode.
Zuurstof uit de lucht oxideert de kleurstof weer terug van geel via rood naar groen.
Het indigokarmijn wordt door de glucose reversibel gereduceerd van
zijn basische groene vorm naar een gele, met als tussenstap een rode.
Zuurstof uit de lucht oxideert de kleurstof weer terug van geel via
rood naar groen.
De C=O groep (ketongroep) verandert in een C-OH groep (alcohol):
een keton wordt tot een (secundaire) alcohol gereduceerd. De keton is
de oxidator en neemt dus e¯ op:
R-HCOH
→
R-CO + 2 H+ + 2 e¯
waarin R de onveranderlijke rest is van het molecuul.
De omzetting van glucose tot gluconzuur:
c. Koppeling aan leerplan/nen
B76 De verandering van oxidatiegetallen in een redoxreactie vaststellen en in verband
brengen met de begrippen oxidator, reductor, oxidatie, reductie en elektronenoverdracht
voor:  verbrandingsreacties;
B77 Een redoxreactie of elektronenoverdrachtreactie definiëren als een koppeling van een
reductie en een oxidatie.
d. Bronnen
i. Literatuur
http://netexperimente.de/chemie/38.html
http://www.rsc.org/eic/2014/05/indigo-carmine-traffic-light-demonstration
ii. Film
https://www.youtube.com/watch?v=-DCkPN_FgOQ
https://www.youtube.com/watch?gl=BE&v=cpiTgLTBYOI
5. Tips and tricks
a. Opmerkingen bij uitvoeren van proef
Met huishoudspullen kan deze proef ook. Neem je soda in plaats van
natronloog, dan is de pH te laag en is het indigokarmijn daardoor blauw in
plaats van groen, maar de overige reacties gaan hetzelfde. Dus dan van
blauw naar rood naar geel en terug.
Recept: doe een volle eetlepel kristalsoda in een kopje, vul aan met water tot
ca. 50 gram en zet het 20 seconden in de magnetron om de soda op te
lossen. Doe een volle theelepel glucose (borsthoning) in een doorzichtige
fles met 100 mL water; doe daar 1 mL (een pipetje) oplossing 1% van
voedingskleurstof E132 bij . Giet het kopje soda erbij en draai de dop op de
fles.
http://www.rsc.org/eic/2014/05/indigo-carmine-traffic-light-demonstration