William Tell en de jodiumklokreactie
1.Onderzoeksvraag
Hoe kunnen we een oscillerende reactie op muziek laten lopen?
2.Voorbereiding
Begrippen als achtergrond voor experiment
- Werking van oscillerende reacties
Materiaal + stoffen
-
- 20 erlenmeyers van 250 ml
- 10 roerstaafjes
- 10 roerborden
- 10 plastic trechters met brede opening
- 1 L oplossing A (zie recept hieronder)
- 1 L oplossing B (zie recept hieronder)
- Stekkerdoos om te helpen bij het aansluiten van alle roerplaten
- William Tell Ouverture (zie recept hieronder)
Recepten:
Oplossing A: los 2,0 g KIO3 (kaliumjodaat) op in een liter water.
Oplossing B: los 2,0 g oplosbaar zetmeel op in kokend water van 500 ml, laat afkoelen en voeg 0,40 g NaHSO3 (natriumbisulfiet) en 5,0 ml 6 M H2SO4 (zwavelzuur) of 1,7 ml geconcentreerd H2SO4 toe. Verdunnen tot 1 liter. (Als u Vitex-zetmeel gebruikt dat oplost zonder dat het verwarmd hoeft te worden, moet u ongeveer 6,0 g gebruiken in plaats van 2,0 gram).
Bewaar oplossingen in goed afgesloten kolven. Bereid je niet meer dan een dag voor de demonstratie voor
Opstelling (foto)
3.Uitvoeren
a.Werkwijze
- Recepten:
Oplossing A: los 2,0 g KIO3 (kaliumjodaat) op in een liter water.
Oplossing B: los 2,0 g oplosbaar zetmeel op in kokend water van 500 ml, laat afkoelen en voeg 0,40 g NaHSO3 (natriumbisulfiet) en 5,0 ml 6 mol/l H2SO4 toe. Verdunnen tot 1 liter.
De muziek moet drie delen van de William Tell-ouverture bevatten:
- 1) de hoorn die het laatste deel van de ouverture inleidt (ongeveer 14 seconden),
- 2) ongeveer 29 seconden van het “galopperende thema” zoals het voor de laatste keer wordt herhaald (beginnend op ongeveer 110 seconden vanaf het einde), en
- 3) het einde (de laatste 23 seconden). De totale speeltijd is iets meer dan een minuut.
Voorbereiding:
Etiket tien van de kolven A1, A2, A3,…. Een 10. Label de andere tien B1 – B10.
Voeg in elke kolf de volgende hoeveelheden oplossing A en B toe:
Maak deze kolven niet eerder dan de dag voor de demonstratie klaar, met uitzondering van A10 en B10. Deze moeten het uur voor de demonstratie worden voorbereid en moeten worden getest met de muziek om er zeker van te zijn dat de verhoudingen van A tot B zodanig zijn dat het mengsel aan het einde van de muziek van kleur verandert. Als de kleurverandering optreedt voor het einde van de muziek, probeer dan het aantal oplossingen A en B te verminderen. Als de kleurverandering laat is, probeer dan de hoeveelheden oplossingen A en B te verhogen. Natuurlijk kunnen de andere verhoudingen ook worden aangepast. Alle kolven moeten tijdens het bewaren goed worden afgesloten.
Procedure:
Om de demonstratie uit te voeren, plaatst u kolven A1-A10 op de tien roerplaten. Doe een roerstaaf en een trechter in elke kolf. Begin te roeren. Vrijwilligers moeten de inhoud van de B-kolven toevoegen aan de A-kolven bij de hoornroep (ongeveer 10 seconden vanaf het begin van de muziek. Je weet wat de hoornroep is als je naar de muziek luistert). Kolf B1 wordt toegevoegd aan kolf A1, B2 aan A2, enzovoort.
b.Waarneming (+ foto’s)
4.Reflecteren
De plotselinge verandering van kleurloze naar diepblauwe oplossingen in deze demonstratie kan worden verklaard met de volgende reeks vergelijkingen:
3 I–(aq) + H2O2 + 2 H+(aq) –> I3–(aq) + 2 H20 (l)
I3– (aq) + 2 S2O3 2-(aq) –> 3 I–(aq) + S4O62- (aq)
2 I3–(aq) + zetmeel –> zetmeel-I5– complex + I– (aq)
De eerste vergelijking geeft aan dat jodide-ionen in een zure oplossing door waterstofperoxide worden geoxideerd tot trijodide-ionen. Deze trijodide-ionen worden door thiosulfaationen teruggebracht tot jodide-ionen, zoals aangegeven in vergelijking 2. Deze reactie is veel sneller dan de reactie van vergelijking 1; Het verbruikt trijodide-ionen net zo snel als ze worden gevormd. Dit voorkomt een direct zichtbare reactie van vergelijking 3.
Nadat alle thiosulfaationen zijn verbruikt door de reactie van vergelijking 2, reageren trijodide-ionen met zetmeel om het blauwe zetmeel-pentaiodide-complex te vormen
5. Aanvullingen
Een UCLL project
Partners
