Blauw knipperlicht

Filmfragment

1.Onderzoeksvraag

Hoe ontstaat het blauw knipperlicht?

2.Voorbereiding

• Luminol (C₈H₇N₃O₂):                                     0,015 gram
• Ged. water (H₂O):                                          113 ml
• Kopersulfaat (CuSO₄·5H₂O):                          0,010 gram
• Waterstofperoxide 30% (H₂O2):                   4 ml
• Kaliumthiocyanaat (KCNS):                           0,44 gram
• Natronloog (1 mol/l NaOH):                          3 ml
• Bekerglas 100 mL:                                         4
• Bekerglas of erlenmeyer 250 mL:                  1
• Roerstaaf of roerder (facultatief)

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Deze proef moet gedaan worden als het donker is of in een goed verduisterde ruimte.
2. Doe in bekerglas 1: 10 mg kopersulfaat.
3. In bekerglas 2: 440 mg kaliumthiocyanaat.
4. In bekerglas 3: 15 mg luminol
5. In bekerglas 4: 4 mL waterstofperoxide 30%.
6. Voeg aan bekerglas 3 waarin al luminol zit, nog 3 mL 1 mol/l natronloog toe.
7. Verwarm 113 mL water in de grote beker of erlenmeyer tot 70°C.
8. Schenk in elk van de bekerglazen nu 28 ml van dit warme water.
9. Zorg dat alles goed gemengd c.q. opgelost is.
10. De grote beker (of erlenmeyer) is nu leeg. Zet deze op de roerder (als het kan ook verwarmingsplaat op 60°C), of blijf zelf in het vervolg roeren.
11. Al roerend wordt de inhoud van de bekerglazen 1 t/m 3 in die volgorde in de grote gedaan
12. Pak een zaklamp en doe het licht uit.
13. Schenk nu ook de inhoud van bekerglas 4, het waterstof­peroxide, bij het geheel.
14. Het mengsel licht even stevig op, maar dooft meteen. Maar na circa een kwart minuut wordt het weer even helder blauw. Dit gaat zo minutenlang door: een blauw knipperlicht!

b.Waarneming (+ foto’s)

4.Reflecteren

Bij de luminol-oxidatiereactie werkt kopersulfaat als een katalysator. Wanneer opgelost in water, laat CuSO₄ koperionen Cu²⁺ vrij, die dan als werkingscentra van de katalysator werken. Deze kationen kunnen één elektronvormende Cu ⁺ kationen accepteren: Cu²⁺ + e^– → Cu⁺

En vice versa: Cu⁺ – e^– → Cu²⁺

Dankzij dit vermogen katalyseren koperionen de luminoloxidatie, die luminescentie veroorzaakt. Hoe meer van deze ionen worden vrijgegeven, hoe actiever de reactie verloopt – dus de straling is bijzonder helder in de buurt van de stukjes kopersulfaat.
In dit experiment komen twee reacties tegelijkertijd voor.Oxidatie van luminol, wat leidt tot luminescentie van de vulkaan, en waterstofperoxide H₂O₂-ontleding beïnvloed door kopersulfaat CuSO₄. Ontleding van waterstofperoxide verloopt veel effectiever in de buurt van de stukjes CuSO₄ die voldoende tijd hebben om lichtjes in water op te lossen. Daarom zijn er veel Cu²⁺ ionen, die verantwoordelijk zijn voor de afbraak van H₂O₂, beschikbaar rond deze stukjes in de oplossing. De ontbinding zelf verloopt volgens een vrij eenvoudige reactie: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (gas) Zo wordt zuurstof verkregen, een van de twee hoofdcomponenten van lucht. Gasbellen worden verzameld rond de kopersulfaatstukken, waar de reactie bijzonder intensief is, waardoor de bellen uit de oplossing springen. Omdat de luminol-oxidatiereactie tegelijkertijd plaatsvindt, wordt de show vergezeld door een mooie blauwe gloed. Een specifieke omgeving in de oplossing moet worden gehandhaafd voor waterstofperoxide, H₂O₂ om luminol te oxideren. Deze omgeving kan worden gecreëerd met natriumcarbonaat Na₂CO₃. Zonder dit gebeurt alleen gasontwikkeling, zonder gloeiing.
In het oxidatieproces transformeert de luminol-molecule in een ion  3-aminohydrophthalate. Dit ion is in geëxciteerde toestand is, wat betekent dat het buitensporige energie draagt ​​die overblijft na de reactie.

 

5.Onderwerpen

• luminescentie
• oscillerende reactie
• redoxreactie
• werking van een katalysator

 

6.Bron

KLIK – KLIK – KLIK