Magnesium is een wat vreemd metaal. Het is lichter dan aluminium en het brandt. En een metaalbrand moet je niet blussen met een CO2-blusser. Helaas kun je brandend magnesium ook niet blussen met water, omdat het reageert tot (brandbaar) waterstofgas. En waterstofgas in de buurt van vuur, geeft meer vuur.
Kleine hoeveelheden magnesium zijn niet lastig te ontsteken, maar grote blokken zijn enorm lastig. Een kleine schilfer warmt snel op, maar een groot blok niet. De warmtecapaciteit en de geleiding zijn groot genoeg. Dit wordt gedemonstreerd door een paar ‘tong-in-wang’ secretaresses in het volgende filmpje.
Zet de veiligheidsbril maar op, knoop je labjas dicht en trek handschoenen aan. Het is tijd voor wat haardkoor chemie. We gaan namelijk onze eigen Hindenburg maken. Hopelijk zonder de bijbehorende vlammenzee. Dat moet haast ook wel, want waterstof brandt met een onzichtbare vlam.
Ter zake. In deze doe het jezelf gaan we een ballon vullen met waterstof. Dit betekent dat we op een of andere manier waterstof moeten produceren. Dat kan natuurlijk met elektrolyse, maar dat is saai, langzaam en de kans dat je thuis een toestel van Hofmann hebt staan is ook klein. Tijd voor iets spectaculairders.
Let op: er staat niet voor niets aan het begin van dit stukje dat je een veiligheidsbril op moet zetten. Onderstaande reacties zijn enorm exotherm en je wilt echt geen kokende zuren of basen in je oog, op je handen of op je kleren. Scholieren: vraag je docent om hulp.
Hindenburg zeppelin gevuld met waterstof. Hetgeen dat je ziet branden is vooral de coating van de ballon, omdat het waterstof veel te vluchtig is en brandt met een kleurloze vlam.
Calciumhydride
Calciumhydride, CaH2, is een metaalzout dat soms wordt gebruikt wanneer er iets moet worden gedroogd. Het reageert zeer heftig met water, waarbij waterstof ontstaat:
CaH2 (s) + 2 H2O (l) → Ca2+ + 2 OH– + 2 H2 (g)
Uitvoering: Breng in een afzuigerlenmeyer, rondbodemkolf of iets anders met twee openingen een flinke hoeveelheid water (maar niet teveel, anders spettert er allemaal water de ballon in). Voeg een brokje calciumhydride toe, maar doe de ballon er nog niet direct op. Er zit nu namelijk nog allemaal lucht in, en dat wil je niet in de ballon hebben. Maak als de reactie afgelopen is de ballon vast en voeg nog een stukje calciumhydride toe. Houd de ballon goed vast terwijl je de stop er snel op doet.
De reactie verloopt heel snel, dus het geheel vereist enige oefening.
Aluminium en natronloog
Wellicht heb je geen calciumhydride bij de hand. Een alternatieve methode is om natronloog te laten reageren met aluminium:
2 Al (s) + 6 OH– → 2 AlO33- + 3 H2 (g)
Deze reactie verloopt een stukje langzamer dan de vorige. Daardoor kun je gewoon wat natronloog in een erlenmeyer doen, aluminium erbij en rustig de ballon erop zetten.
Natronloog (1 — 4M) heeft je docent scheikunde ongetwijfeld staan. Aluminium kun je halen uit bijvoorbeeld de onderkant van een blikje frisdrank of aluminiumfolie. Deze reactie werkt overigens ook met zoutzuur.
Voor de slimmeriken: de reactie is inderdaad hetzelfde als de beruchte crofty bomb.
De klassieker: zink en zoutzuur
De oldskool methode om op labschaal waterstof te maken, is met zink en zoutzuur:
Zn (s) + 2 H+ → Zn2+ + H2 (g)
Niet alleen is zink goedkoper dan aluminium, ook komt er bij deze reactie minder warmte vrij. Samen met het toestel van Kipp was dit vroeger dan ook een gemakkelijke manier om ter plekke waterstofgas of CO2 te maken — dit laatste maak je door soda in plaats van zink te nemen.
Zetten jullie wel “scheikundejongens.nl” op jullie ballon als jullie hem oplaten?
