Omgekeerde regenboog

SjorsGC

Beste scheikundige,

Ik heb voor scheikunde een onderzoek genaamd de omgekeerde regenboog waar ik zelf helaas niet uit komt.

We hebben een oplossing: natriumthiosulfaat Na2S2O3.5H2O, natriumacetaat CH3COONa.3H20en natronloog waar we zoveel druppels universeelindicatoroplossing aan toevoegen dat deze duidelijk blauw is.

Deze oplossing hebben we met een pH meter gemeten en bleek een pH van 11,82 te hebben.

Hieraan voegen we een 30% waterstof peroxide toe waarna door ontleding van de waterstof peroxide de kleur van blauw naar groen,geel,oranje en uiteindelijk rood wordt.

We maken 2 van deze oplossingen en aan de ene oplossing voegen we een spatelpunt ammoniummolydbaat (NH4)2MoO4 toe wat als katalysator werkt. Hierdoor loopt deze reactie ipv in ong een kwartier in 10 seconde.

Onze hypothese:

De sterk basische oplossing laat de universeelindicatoroplossing natuurlijk blauw kleuren. Nadat de waterstofperoxide wordt toegevoegd ontleed deze en zorgt ervoor dat de oplossing sterk zuur wordt en na einleiding hiervan zal de oplossing rood kleuren.

We hebben echter 2 problemen:

Hoewel de katalysator ammoniummolydbaat een pH waarde van rond de 5 a 6 heeft verlaagt dit na toevoeging aan de oplossing de pH waarde van de oplossing van 11,82 naar 5,29.

Waarom gebeurt dit?

Hoe zorgt de ontleding van waterstofperoxide ervoor dat de oplossing sterk zuur wordt?

We zijn jullie ontzettend dankbaar voor jullie hulp!

Sjors en Jochem

Marko

Dit onderwerp past beter in het huiswerkforum en is daarom verplaatst.

Marko

SjorsGC schreef:Beste ‘scheikundige’,

Ik heb voor scheikunde een onderzoek genaamd de ‘omgekeerde regenboog’ waar ik zelf helaas niet uit komt.

We hebben een oplossing: natriumthiosulfaat Na2S2O3.5H2O, natriumacetaat CH3COONa.3H20en natronloog waar we zoveel druppels universeelindicatoroplossing aan toevoegen dat deze duidelijk blauw is.

Deze oplossing hebben we met een pH meter gemeten en bleek een pH van 11,82 te hebben.

Hieraan voegen we een 30% waterstof peroxide toe waarna door ontleding van de waterstof peroxide de kleur van blauw naar groen,geel,oranje en uiteindelijk rood wordt.

We maken 2 van deze oplossingen en aan de ene oplossing voegen we een spatelpunt ammoniummolydbaat (NH4)2MoO4 toe wat als katalysator werkt. Hierdoor loopt deze reactie ipv in ong een kwartier in 10 seconde.

Onze hypothese:

De sterk basische oplossing laat de universeelindicatoroplossing natuurlijk blauw kleuren. Nadat de waterstofperoxide wordt toegevoegd ontleed deze en zorgt ervoor dat de oplossing sterk zuur wordt en na einleiding hiervan zal de oplossing rood kleuren.

Die hypothese is op zich juist, dat wil zeggen, je bent op de goede weg maar (zoals je eigenlijk zelf hieronder ook aangeeft), de hypothese niet uitgebreid genoeg. Dat de oplossing zuurder wordt is in feite slechts een waarneming, dat dat komt doordat waterstofperoxide ontleedt is een aanzet tot een hypothese. Je zult die aanzet moeten uitbreiden met een verklaring waarom zo'n ontleding tot een afname van de pH kan leiden.

Bovendien 2 kleine puntjes van kritiek: Een pH van 11,8 is niet sterk basisch, en een pH van 5,3 is niet sterk zuur. Ik zou die toevoegingen daarom weglaten.

We hebben echter 2 problemen:

Hoewel de katalysator ammoniummolydbaat een pH waarde van rond de 5 a 6 heeft verlaagt dit na toevoeging aan de oplossing de pH waarde van de oplossing van 11,82 naar 5,29.

Waarom gebeurt dit?

Een katalysator neemt deel aan de reactie, maar wordt daarbij niet verbruikt. In dat licht bezien is het eigenlijk niet zo vreemd dat de pH van de ammoniummolybdaat-oplossing er niet toe doet.

Hoe zorgt de ontleding van waterstofperoxide ervoor dat de oplossing sterk zuur wordt?

Er zijn natuurlijk 2 mogelijkheden: De ontleding van waterstofperoxide zorgt voor het ontstaan van zuur of voor het verdwijnen van base. Nu is het een kwestie van goed nadenken: Op welke manier kan de ontleding van waterstofperoxide zorgen voor meer zuur in je oplossing, of op welke manier zou het kunnen leiden tot de afname van de hoeveelheid base in je oplossing?

Hint: Je moet hier je "oogkleppen" afzetten, en niet teveel blindstaren op zuur-basereacties!

SjorsGC

Het klopt de hypothese is lang niet uitgebreid genoeg maar was meer hardop nadenken om tot een mogelijke verklaring te komen. En omdat we tegen een aantal problemen aan liepen bij deze hypothese hebben we deze verder nog niet uitgewerkt.

Ik vermoed dan de volgende reactie H₂O₂ -> O₂ + 2H⁺ waarbij de 2H⁺ ionen met de OH^- van de basische oplossing reageren en er uiteindelijk ook H₃0⁺ ionen ontstaan

Maar de katalysator hoort de ontleding van waterstofperoxide te versterken en moet dan toch geen invloed hebben op de basische 'begin' oplossing of zie ik dit nu verkeerd.

PS Sorry voor het verkeerd plaatsen van dit topic ben hier nog niet zo thuis maar zal er de volgende keer zeker op letten!

Marko

Het klopt de hypothese is lang niet uitgebreid genoeg maar was meer hardop nadenken om tot een mogelijke verklaring te komen.

Heel goed! Vooral door blijven denken wilde ik maar aangeven.

Ik vermoed dan de volgende reactie H₂O₂ -> O₂ + 2H⁺ waarbij de 2H⁺ ionen met de OH^- van de basische oplossing reageren en er uiteindelijk ook H₃0⁺ ionen ontstaan

Hoe verloopt die reactie dan? Zoals het er nu staat ontstaat er netto positieve lading; dat kan niet. Het kan natuurlijk een halfreactie zijn:

H₂O₂ -> O₂ + 2 H⁺ + 2 e

Maar dan is de vraag wat dan de andere halfreactie is (de reactie waarbij elektronen worden "verbruikt").

Maar de katalysator hoort de ontleding van waterstofperoxide te versterken en moet dan toch geen invloed hebben op de basische 'begin' oplossing of zie ik dit nu verkeerd.

SjorsGC

Klopt dan denk ik dat het thiosulfaat als reductor optreedt: 2S₂O₃²- + 2e --> 2S₂O₃

Al ben ik hier niet zeker van 2S₂O₃?!

Maar in iedergeval alvast hartstikke bedankt, hierdoor kan ik hopelijk weer verder!

Marko

SjorsGC schreef:Klopt dan denk ik dat het thiosulfaat als reductor optreedt: 2S₂O₃²- + 2e --> 2S₂O₃

Al ben ik hier niet zeker van 2S₂O₃?!

En terecht :eusa_whistle:

Kijk nog eens goed naar de reactievergelijking: Links van de pijl staat in totaal 6- aan lading. En rechts?

Los daarvan kun je je inderdaad afvragen of S₂O₃ bestaat.

Ik ben het met je eens dat thiosulfaat als reductor kan optreden. Maar in de halfreactie die hierboven stond trad waterstofperoxide al op als reductor (kijk nog maar eens goed).

Dat betekent dat er dus weer 2 mogelijkheden zijn: Je moet op zoek naar een manier waarop een van de stoffen in je oplossing optreedt als oxidator, of je moet op zoek naar een andere halfreactie van waterstofperoxide...

SjorsGC

Dan zou de volgende reactie dus wel kunnen: 2S₂O₃²- + 2e --> S₄O₆²-?

(Sorry ben nog niet echt thuis in oxidator/reductor omdat we dit onderwerp simpelweg nog niet behandeld hebben terwijl we dit voor dit experiment wel nodig hebben.)

SjorsGC

We hebben nu de volgende reactie:

4x | H2O2 + 2H+ + 2e- -> 2H2O

1x | S2O32- + 5H2O -> 2SO42- +10H+ + 8e-

S2O3- + 4H2O2 -> 2SO42- + 2H+ + 3H2O

Zou dit dan kloppen? En wat is de functie van Natriumacetaat in dit geheel?

Marko

Dat klopt, maar het zou fijn zijn als je (net als voorheen) sub- en superscript zou gebruiken. Dan komen de reactievergelijkingen wat beter tot zijn recht.

Klein puntje: In de laatste regel staat S2O3-. Dit moet S₂O₃^2- zijn.

Over de functie van natriumacetaat: Wat weet je van de eigenschappen van het acetaat-ion?

SjorsGC

Sorry bij Word had ik het sub/super script wel goed ingevoerd, had gehoopt dat dit goed werd mee gekopieerd.

En die fout wat betreft staat S₂O₃^-, dat moet inderdaad S₂O₃^2- zijn.

En acetaat, tja, het is een base en na wat gezocht te hebben ben ik erachter gekomen dat het veel als buffer gebruikt wordt.

Marko

Je hebt goed gezocht ](*,)

Het koppel azijnzuur/acetaat wordt inderdaad vaak als buffer gebruikt en zal ook in dit geval als buffer optreden. Wat denk je dat daar het nut van is? Anders gezegd: wat zou er gebeuren als er geen buffer aanwezig was?

SjorsGC

Tja dat vraag ik me dan ook af.

Misschien om de reactie op het begin te vertragen totdat de buffer weg is gereageerd zodat de reactie niet in 1 keer verloopt waardoor de overgang van kleur niet (goed) te zien is.

Overgens bedacht ik me net het volgende, de eerste halfreactie moet in een zure omgeving plaatsvinden want het heeft 2 H⁺-ionen nodig. Is dit in dit geval op het begin wel mogelijk omdat deze aan het begin van de reactie basis is (ong. 12pH door het natronloog) ?

Marko

Inderdaad zal de buffer de daling van de pH vertragen, en daardoor zal het kleurverloop te zien zijn. Zou je geen buffer hebben, dan zou bij het eerste beetje reactie al zoveel H⁺ vrijkomen dat vrijwel het hele kleurbereik van de indicator wordt doorlopen.

Met betrekking tot je tweede vraag: Je moet halfreacties niet zien als echte reacties. Het is niet zo dat er eerst een reactie moet verlopen waarbij H⁺ wordt verbruikt en waarbij elektronen worden opgenomen, waarna een tweede reactie plaatsvindt. De halfreacties zijn vooral een handige manier om redoxreacties te kunnen beschrijven.

Los daarvan: Ook in een pH 12 oplossing bevinden zich nog steeds H⁺ ionen, 10^-12 mol/L om precies te zijn. Dat is een klein getal, maar het zijn nog altijd 6*10¹¹ H⁺ ionen...en dat is natuurlijk een heel groot getal!

Er is dus nog steeds een mogelijkheid om te reageren; snel zal het niet gaan maar dat is ook de reden dat je een katalysator toevoegt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Omgekeerde regenboog

Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog

Re: Omgekeerde regenboog