Gouden cent

Filmfragment

1. Voorbereiding

a. Materiaal + stoffen

•  Zink korrels (Zn)
• Koperen 1ct muntstukjes
• Bekerglas 150 ml
• Horlogeglas
• Roerstaaf
• Natronloog (NaOH)
• Kroezentang
• Bunsen brander
• Driepoot
• Spiritusbrander
• Azijnzuur – huishoud
• Spatel
• Glazen bakje

2. Uitvoeren

a. Werkwijze

1. Maak een 25 ml oplossing van 3-6 M NaOH in het bekerglas van 150 ml.
2. Leg er enkele zink korrels in m.b.v een spatel (let erop dat de loog niet op je handen of in je gezicht spat)
3. Plaats het bekerglas op de driepoot, leg het horlogeglas erop, plaats de spiritusbrander eronder en steek deze aan.
4. Roer regelmatig even met de roerstaaf
5. Maak ondertussen de munten schoon door ze in een bakje met azijnzuur te leggen. Zorg ervoor dat ze niet op elkaar liggen en draai ze ook om.
6. Haal, als de doffe kleur verdwenen is, de muntstukken met de tang uit de loog oplossing, spoel ze even af onder de kraan en leg ze vervolgens in de zink/loog oplossing.
7. Observeer.
8. Draai de muntstukken ook om zodat ze egaal verkleurd zijn.
9. Haal de muntstukken na 5-10 min met de tang uit de zink/loog oplossing, spoel ze voorzichtig af onder de kraan en droog ze met de tissues.
10. Probeer te vermijden dat je de muntstukken met je vingers aanraakt.
11. Steek de bunsenbrander aan.
12. Pak een muntstuk vast met de tang en houdt het in de vlam.

b. Waarneming (+ foto’s)

De muntjes worden opnieuw mooi glanzend nadat ze even in de azijn gelegen hebben. Door de natriumhydroxideoplossing met zink kleuren de muntjes zilvergrijs. Als laatste krijgen de muntstukken een goudgele kleur.

3. Reflecteren

Zn   +   2 H₂O   +   2 NaOH     –>     Na₂[Zn(OH)₄]   +   H₂

[Zn(OH)₄]^2-     –>     Zn²⁺   +   4 OH^–

Zn²⁺   +   2 e^–     –>     Zn

Zn     –>     Zn²⁺   +   2 e^–

 

We kunnen drie stappen onderscheiden:

Stap 1: het oplossen van Zn in loog onder vorming van het zinkaat-ion: [Zn(OH)₄]^2-

 

            [Zn(OH)₄]^2- + 2e^– –> Zn + 4OH^–             E° = -1.23 V

            2 H₂O + 2e^– –> H₂ + 2 OH^–                     E° = -0.83 V

            Zn + 2OH^– +2H₂O –> [Zn(OH)₄]^-2 + H₂   E°_rxn = 0.4 V

Stap 2: het reduceren van het zinkaat-ion tot metallisch zink op het oppervlak van de koperen cent

 

Het plaatsen van koper of een met koper beklede cent in een mengsel van zinkmetaal en waterig zink-ion oplossing zorgt ervoor dat zinkmetaal neerslaat op het koperoppervlak. Deze reactie vindt plaats door verschillen in elektrochemische potentiaal die het gevolg zijn van verschillende “vormen” van zinkvaste stof en zijn aanwezigheid  in de zinkaatoplossing. De drijvende kracht in deze reactie is de vorming van een messinglegering op het oppervlak van het koper.

Stap 3: de vorming van messing in de hete vlam van de bunsenbrander.

  De reactie tussen zink en natriumhydroxide om natriumzinkaat te vormen is als volgt: 

Zn   +   2 H₂O   +   2 NaOH     –>     Na₂[Zn(OH)₄]   +   H₂

 De galvaniseerreactie omvat een elektrochemische cel; het zal niet plaatsvinden, tenzij het koper en het zink in contact zijn, hetzij direct (zoals hier) of door middel van een draad. De elektrodereacties zijn: Aan de zinkelektrode: Zn (s) → Zn^{2 +} (aq) + 2 e^–gevolgd door complexering van de zinkionen als [Zn (OH) ₄] ^2- (aq) Aan de koperelektrode: [Zn (OH) ₄]^2- (aq) + 2e^– → Zn (s) + 4OH^– (aq) De coating van zink wekt de indruk dat de munt nu is bekleed met zilver. Bij het verwarmen van de munt in de bunsen wordt koper gevormd door het zink dat naar de oppervlaktelaag van het koper migreert. Dit geeft de munt een gouden uitstraling. Messing is een legering van koper met tussen 18% en 40% zink.

KLIK – KLIK – KLIK