Zwavel als zuur-base-indicator

1.Onderzoeksvraag

Hoe kan zwavel optreden als zuur-base-indicator?

2.Voorbereiding

Materialen

• Verwarmingsplaat met roerder
• Magnetische roerstaaf
• 2 bekerglazen 400 ml
• 8 bekerglazen 250 ml
• viltstift
• 250 ml natriumhydroxide-oplossing 1 mol/l
• 15 g zwavelpoeder
• vloeibaar detergent
• 100 ml 0,1 mol/l azijnzuuroplossing
• 100 ml 0,1 mol/l zoutzuuroplossing
• 100 ml 0,1 mol/l zwavelzuuroplossing
• 100 ml 0,1 mol/l salpeterzuuroplossing
• 100 ml 0,1 mol/l fosforzuuroplossing
• 100 ml gedestilleerd water
• 100 ml 0,1 mol/l natriumchloride-oplossing
• 100 ml 0,1 mol/l natriumhydroxide-oplossing
• 25 ml 1 mol/l zoutzuuroplossing

3. Werkwijze

Voorbereiding

1. Voeg 15 g zwavelpoeder aan 250 ml 1 mol/l NaOH-oplossing in een bekerglas van 400 ml
2. Voeg enkele druppels detergent toe om samenklontering van de zwavel te voorkomen
3. Kook het mengsel 5 tot 10 minuten al roeren op een verwarmingsplaat. Is de zwavel opgelost dan verandert de kleur van de oplossing van geel tot donker rood.
4. Verwijder het bekerglas van de verwarmingsplaat. Decanteer de warme oplossing als er nog zwavelpoeder onopgelost overblijft.
5. Laat de polysulfide oplossing afkoelen.
6. Label acht bekerglazen  met respectievelijk azijnzuur, zoutzuur, zwavelzuur, salpeterzuur, fosforzuur, water, keukenzout, natriumhydroxide
7. Giet ongeveer 100 ml van de 8 oplossingen in de respectievelijke bekerglazen

Experiment

1. Voeg ongeveer 25 ml van de polysulfide-oplossing toe aan elk bekerglas. De geelrode kleur verdwijnt en een witte neerslag verschijnt in de bekers met de zure oplossingen. In de neutrale oplossingen en de basische oplossing blijft de oplossing gekleurd, helder en homogeen.
2. Voeg 1 mol/l zoutzuuroplossing toe aan de bekerglazen met de homogeen geelrode oplossingen om aan te tonen dat de aanwezigheid van zuren de witte neerslag doen ontstaan.

4. Reflectie

Het experiment toont de speciale eigenschap van sterke basen. Ze lossen zavel op.
Zuren doen zwavel neerslaan uit een basische oplossing.

Zwavel, dat verwarmd wordt in een geconcentreerde oplossing van natriumhydroxide, lost op en vormt polysulfide-ionen. De reactie is tamelijk traag omdat de hydroxide-ionen moeten reageren met octazwavelmoleculen aan het oppervlak van vast zwavel. Zwavelpoeder wordt gebruikt om de reactiesnelheid te verhogen. De hydroxide-ionen in de oplossing vallen aan op één van de bindingen in het S₈-molecule.

Er vormt zich een oplosbaar ion dat een keten van acht zwavelatomen bevat. Eens dat dit ion in oplossing is, vormt het na toevoeging van een overmaat natriumhydroxide-oplossing, ionen waarin slechts één zwavelatoom zit.

De gevormde HOS^– ionen vallen andere S₈-moleculen aan en nemen deze mee in oplossing als HOS₉^– ionen. Deze vallen door aanval van andere HOS^– ionen uiteen in HOS₂^– ionen. Dit proces gaat verder en de keten van zwavelatomen wordt steeds langer. Als de lengte van de keten groter wordt; verandert de kleur van geel naar oranje tot roodbruin. De hydroxide-ionen worden geneutraliseerd en de zwavelketens vormen terug S₈-moleculen bij toevoeging van zwavel.

Elementair zavel slaat neer in de oplossing en er wordt een lichtgele suspensie gevormd.