Licht onder water

FILMFRAGMENT

1.Onderzoeksvraag

Is bliksem onder water mogelijk?

2.Voorbereiding

a.Materiaal + stoffen

• reageerbuis
• reageerbuishouder
• bekerglas
• pasteurpipetten
• spatel (lepel)
• geconcentreerd zwavelzuur
• ethanol
• kaliumpermanganaat

b.Opstelling (foto)

c.Etiketten

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Klem een droge, propere reageerbuis in een statief.
2. Zet onder de reageerbuis een bekerglas met een laagje zand (of eventueel met 250 ml water).
3. Breng in de proefbuis (met een pipet) geconcentreerd zwavelzuur aan tot een hoogte van ongeveer 2 cm.
4. Daarna voeg je 4 cm ethanol toe in de proefbuis. (zorg ervoor dat deze twee stoffen niet met elkaar mengen)
5. Vervolgens voeg je enkele kristallen kaliumpermanganaat (met een spatel) toe in de proefbuis. Deze zinken tot aan het zwavelzuur (het raakvlak). (Let op: Gooi nooit te veel kaliumpermanganaat in één keer in de proefbuis, want dit kan een hevige reactie veroorzaken!!!)
6. Neem waar wat er gebeurt.

b.Waarneming (+ foto’s)

Na een korte tijd zie je steeds opstijgende bellen tot aan het raakvlak van het zuur met ethanol, waar dan ‘bliksem’ ontstaat, vergezeld van een kleine knal. Dit duurt een paar minuten. Er vormen zich ook groene, bruine en paarse slierten.

4.Reflecteren

In de ethanollaag stijgen belletjes koolstofdioxide op.

C₂H₅OH  + 3O ₂  –>  2CO₂    +   3H₂O

Het grensvlak wordt troebel bruin door vorming van bruinsteen, MnO₂.

2MnO₄^–   +  2H⁺    –>    Mn₂O₇   +   H₂O

Het mangaan(VII)oxide ontleedt tot mangaan(IV)oxide en zuurstof met eventuele zuurstofradicalen of, volgens andere bronnen, tot ozon.

2 Mn₂O₇   –>   4 MnO₂    +   3O₂

Mn₂O₇  –> 2 MnO₂   + O₃

Zuursof, zuurstofradicalen en ozon reageren met ethanol:

C₂H₅OH  + 3O ₂  (of 2 O₃) –>  2CO₂    +   3H₂O

Deze laatste reactie zorgt voor de zichtbare en hoorbare effecten. 

Deze reactie is exotherm en het gebruik van een warmtebad (de omringende kom met water) is absoluut essentieel om de stabiliteit van het chemische systeem te handhaven. Een product van deze reactie is zuurstofgas. De bellen van zuurstofgas stijgen op van het raakvlak van de reactie in de zuivere ethanol. De combinatie van vluchtige alcohol, moleculaire zuurstof en warmte resulteert in willekeurige en intense lichtuitbarstingen.

5. Onderwerpen

• -redoxreacties
• -exo-energetische reacties
• -licht

6. Aanvullingen

KLIK