Spitse spijker

1.Onderzoeksvraag

Kunnen we het koper van een muntje aanbrengen op een spijker?

2.Voorbereiding

a.Materiaal + stoffen

• 2 citroenen
• een klein glas
• 10 tot 20 doffe koperen munten
• Zout
• 1 grote schone spijker

b.Opstelling (foto)

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Pers de citroenen uit en doe het sap in het glas.
2. Doe een paar munten tegelijk in het glas. Zet ze helemaal onder de sap.
3. Voeg een snuifje zout toe en laat ze 3 minuten weken.
4. Maak intussen een spijker schoon en breng hem in het glas.
5. Wacht tenminste 15 minuten en haal de spijker er dan uit.

b.Waarneming (+ foto’s)

4.Reflecteren

De spijker is bedekt met koper. Het koper van de munten reageert met het zuur van de citroen en vormt het kopercitraat. Als de spijker in de oplossing komt, bedekt de stof de spijker met een dun laagje, wat niet is af te wrijven.

Het zuur van de citroen, het citroenzuur, verwijdert het laagje koperoxide van de munt waardoor deze weer gaat glanzen.

De ‘globale’ reactie van het oplossen van het koperoxide in citroenzuur luidt:

H₃C₆H₅O₇ + 3H₂O ->  C₆H₅O₇^3- + 3H₃O⁺

2H₃O⁺ + CuO -> Cu²⁺ + 3H₂O

Chloride ionen hebben een coördinerend vermogen.

Voor Cu²⁺ geldt : Cu²⁺ + Cl^– <=> CuCl⁺ ; K=2

Voor Cu⁺ geldt: Cu⁺ + 2Cl^–  <=> CuCl₂^– ; K = 3.2 x 10⁵

Cu⁺ komt echter normaliter niet voor in water aangezien: 2Cu⁺<=> Cu_(s) + Cu²⁺ ; K = 1.7 x 10⁶

Complexvormingsreacties beïnvloeden dit evenwicht echter. En men kan uitrekenen dat Cu⁺ inderdaad in de oplossing aanwezig is. Dat betekent in feite dat naast de reaktie met zuur er een andere complexvormingsreactie aan het koperoxide zit te ‘trekken’, waardoor het sneller oplost.

Ijzermetaal Fe is een sterker metaal dan kopermetaal Cu. Vandaar dat ijzeratomen gemakkelijker elektronen afgeven en ionen vormen dan koperatomen dat doen. Vandaar ook dat koperionen Cu²⁺ gemakkelijker elektronen opnemen en metaal vormen dan ijzerionen Fe²⁺ dat doen. Men zegt dat ijzermetaal een sterkere reductor is dan kopermetaal en dat koperionen een sterkere oxidator zijn dan ijzerionen.

In de natuur is het zo dat sterke reductoren en sterke oxidatoren spontaan met elkaar reageren.

Brengen we de sterke oxidator Cu²⁺ in contact met de sterke reductor Fe dan vindt volgende reactie plaats:

Cu²⁺    +    Fe    –>              Cu   +   Fe²⁺

blauw          +     grijs     –>   rood     +    geel

De vrije koperionen gaan dan via electrolyse op de ijzeren nagel onder de vorm van een koperlaag

5. Aanvullingen

KLIK