Metaalgevecht om paperclip

1.Onderzoeksvraag

Wat neem je waar als een paperclip in een kopsulfaat oplossing met natriumwaterstofsulfaat oplossing wordt gelegd?

2.Voorbereiding

a.Begrippen als achtergrond voor experiment

• Redoxreactie

b.Materiaal + stoffen

• Paperclip
• Koper(II)sulfaat 0,5 mol/l
• Stukjes rubber
• Natriumwaterstofsulfaat 0,1 mol/l
• Glazen plaatje

c.Opstelling (foto)

d.Etiketten

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Pak het glazen plaatje.
2. Smeer aan de randen wat kaarsvet zodat de oplossingen niet langs de zijkanten kunnen weggaan.
3. Doe 20 druppels kopersulfaat en 20 druppels natriumwaterstofsulfaat op het plaatje.
4. Zorg dat de paperclip een klein beetje in de oplossing ligt.
5. Leg een ander glazen plaatje erop zodat het is afgesloten.
6. Wacht nu 2-4 uur en bekijk daarna het plaatje weer.

b.Waarneming (+ foto’s)

4.Reflecteren

CuSO₄ + Fe –> FeSO₄ + Cu

Er vindt een redoxreactie plaats, ijzer reduceert koper.

IJzer is een actiever metaal dan koper en als het oplost, verdringt het koper uit de oplossing.Het koper bezinkt in de vorm van een  kristal. Het werkt als volgt: Koper in zout heeft de vorm van een ion (Cu²⁺) – een koperatoom, waarvan twee elektronen zijn weggenomen. Koper haalt de ontbrekende elektronen uit ijzer en bezinkt in de vorm van een metaal. Elektronen kunnen niet alleen worden overgedragen door direct contact van koperionen met ijzer, maar ook door het resulterende koper omdat metallisch koper een geleider is. Koper bezinkt omdat het een minder actief metaal is dan ijzer.  Om het koperkristal te laten groeien, is het noodzakelijk dat in de laag van de oplossing ernaast koperionen zijn. Met de groei van het koperkristal precipiteren en plakken deze ionen. Nieuwe ionen verschijnen als resultaat van diffusie, maar dat is een langzaam proces. De kristalgroei wordt op dit punt vertraagd. Maar gaat door op andere plaatsen. Daarom groeit het koperkristal tijdens snelle kristalgroei uit tot nieuwe gebieden, die nog steeds rijk zijn aan koperionen. Dit creëert de vreemde vertakkingsvorm die er bijzonder mooi uitziet wanneer hij wordt vergroot onder een macrolens. Om een ​​koperkristal op ijzer te vormen, is het noodzakelijk dat ijzerionen oplossen in water. Ijzer kan worden bekleed met een laag ijzeroxide of vet, waardoor het contact met water wordt verstoord. Om het oppervlak van ijzer te activeren, voegen we een beetje zure oplossing toe. Het zuurzout-NaHSO₄-oplossing fungeert als een zuur Als het oppervlak van de clip goed wordt schoongemaakt, kan het experiment worden uitgevoerd zonder zuur toe te voegen. Voor de groei van koperkristallen is het belangrijk dat het gebruikte metaal actiever is dan koper. Dat betekent dat het moeilijker moet zijn om een ​​elektron weg te nemen van koper dan van het metaal in gebruik. Maar als het metaal te actief is, zal het reageren met water dat waterstof afgeeft.

5. Aanvullingen

KLIK