Kleurrijke kwallen

1.Onderzoeksvraag

Hoe kunnen we op een kunstmatige manier mooie kwallen krijgen?

2.Voorbereiding

a.Materiaal + stoffen

• Plastic petrischaaltje
• Vloeibaar waterglas (natriumsilicaat Na₂SiO₃)
• CuSO₄
• MnSO₄
• FeCl₃
• FeSO₄

b.Opstelling (foto)

c.Etiketten

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Doe een bodempje vloeibaar glas in de petrischaal.
2. Doe van iedere stof 5 druppeltjes in de petrischaal.
3. Observeer.

b.Waarneming (+ foto’s)

4.Reflecteren

3FeCl₃ + 3Na₂SiO₃ → Fe₂(SiO₃)₃↓ + 6NaCl

CuSO₄ + Na₂SiO₃ → CuSiO₃↓ + Na₂SO₄

CuSO₄ + Na₂SiO₃ + H₂O → Cu(OH)₂{v} + Na₂SO₄ + SiO₂↓

Er ontstaan niet-oplosbare stoffen. Hierdoor zullen de stoffen neerslaan en een vliesje vormen.

In dit experiment gebruiken we vier oplossingen van metaalzouten. Dit is een blauwachtig kopersulfaat CuSO₄, geeloranje ijzerchloride (III) FeCl₃, kleurloos mangaansulfaat MnSO₄ en een geelachtig bruin ijzersulfaat (II) FeSO₄. In het algemeen: ze reageren met vloeibaar glas en vormen niet-oplosbare verbindingen, daarom ontstaan ​​kwallen.

Kopersulfaat – een blauwachtige oplossing van CuSO4:  deze kwallen zijn het meest stabiel – de kleur en vorm blijven behouden, zelfs na een paar dagen. Kwallen gemaakt van mangaansulfaat MnSO₄ zijn transparant en zien er goed uit met een donkere achtergrond – probeer een zwart stuk papier of iets dergelijks onder de petrischaal te plaatsen. Ook veranderen ze geleidelijk hun kleur – ze worden roze-bruin. Waarom gebeurt dit? Mangaan heeft de vorm van Mn^{2 +} . Zuurstof in de lucht О₂ oxideert het mangaan geleidelijk tot mangaanoxide MnO₂, waardoor de kwal zijn kleur krijgt: Mn^{2 +} – 2e^– → Mn^{4 +} MnSO₄ + O₂ → MnO₂ ↓ + SO₄^2- Verschillende anionen (negatief geladen ionen) in de buurt van het ijzerchloride Cl^– en sulfaat SO₄^2- respectievelijk maken weinig verschil. In het geval van chloride is het Fe^{3 +} en in het geval van sulfaat is het Fe^{2 +}. Het verschil is slechts in één elektron: Fe^{3 +} + e^– → Fe^{2 +} Fe^{2 +} – e^– → Fe^{3 +} Maar het verschil in eigenschappen die kleur bevatten is behoorlijk significant! U kunt ook kleine oranje vlekken opmerken, deze vormen in de druppels van de donkere kwallen gemaakt van ijzer (II) sulfaat FeSO₄ – dit metaal oxideert (het verliest een van zijn elektronen) door de zuurstof in de lucht. Daarna begint de kleur te lijken op die van de ijzer (III) chloridekwallen! Een andere interessante eigenschap van ijzer (III) chloride FeCl₃ is de snelheid waarmee het reageert met natriumsilicaat. Waarom is dit? De 3+ naast het ijzerion Fe^{3 +} betekent dat het ijzerion de drievoudige positieve lading van een elektron heeft. Andere ionen die in het experiment kunnen worden gevonden zijn – Cu^{2 +}, Fe^{2 +} en Mn^{2 +} hebben allemaal een lagere lading – tweemaal de positieve lading van een elektron. Niet-oplosbare silicaten vormen wanneer een positief geladen ijzerdeeltje (zeg maar Fe^{3 +}) een negatief geladen deeltje van het silicaat SiO₃^2- ontmoet. Hoe groter de lading van de deelnemers aan de reactie – hoe sterker en sneller ze elkaar aantrekken. Dit is waarom het ijzerchloride (III) veel sneller reageert met het vloeibare glas dan de anderen. Kwallen verschijnen zo snel dat de gevormde niet-oplosbare stoffen de druppel letterlijk op het oppervlak van het vloeibare glas drukken.

5. Aanvullingen

KLIK – KLIK – KLIK