In een collegezaal van de Universiteit van Turijn heeft men als eerbetoon aan de beroemde Italiaanse schrijver en chemicus Primo Levi — bekend van het boek The Periodic Table — een groot periodiek systeem opgehangen. Het periodiek systeem hangt er al dertien jaar, maar er zit wél een fout in! The Professor van Periodic Videos legt het uit.
Een foto van het betreffende periodieke systeem vind je hieronder (klik voor groter).
Kun jij de fout vinden? Gebruik in de reacties s.v.p. de [spoiler]-tags. Het goede antwoord kun je hier vinden.
Regelmatig schrijven we over de filmpjes van Periodic Videos, gemaakt door een stel scheikundigen van de Universiteit van Nottingham. Periodic Videos heeft ook een natuurkundig broertje genaamd Sixty Symbols. Het oorspronkelijke plan was om bij zestig natuurkundige symbolen een video te maken. In middels hebben ze die zestig symbolen gehad en zijn ze aan een tweede serie van zestig begonnen.
Hoewel de video’s strikt genomen over natuurkunde gaan, zijn ze vaak genoeg ook leuk voor scheikundigen. Zo hebben ze een mooie video die laat zien waar druk vandaan komt, eentje over de Brownse beweging en over nanotechnologie. En recentelijk kwamen ze met een video over het verwarmen van elastiekjes. Bedenk voor het bekijken van de video eens wat er met een elastiekje gebeurt als je het verwarmt: wordt ‘ie langer of wordt ‘ie korter?
Bekijk de video voor het antwoord en uitleg. Had je het goed?
P.S. Iedereen die zich ergert aan mensen die ‘disorder’ gebruiken in plaats van ‘entropie’, krijgt een bonuspunt.
Op de site van Periodic Videos verscheen enkele dagen terug onderstaand filmpje van een chemisch stoplicht. Er wordt een oplossing van glucose, natriumhydroxide en indigokarmijn gemaakt die de kleuren blauw, groen, rood en geel krijgt. Alsof het magie is, wordt de oplossing weer rood als je even flink schudt. Super vet natuurlijk, maar hoe werkt dit? Dat leggen ze niet uit!
Na diep nadenken, vermoed ik dat het volgende aan de gang is. In het filmpje worden eerst oplossingen van glucose en van natriumhydroxide (NaOH) gemaakt. Bij de glucoseoplossing wordt indigokarmijn gedaan, een zuur-base indicator. Heeft een oplossing een pH lager dan 11,5, dan geeft de indicator de oplossing een blauwe kleur. Is de pH hoger dan 14, dan wordt de oplossing geel. Tussen een pH van 11,5 en 14 is de indicator groen.
De structuurformule van indigokarmijn. Het molecuul heeft een kleur vanwege de grote hoeveelheid afwisselende dubbele en enkele bindingen.
De glucoseoplossing heeft een pH van ongeveer 7, dus indigokarmijn is dan blauw. Dit is ook te zien in het filmpje. Vervolgens wordt hierbij een natriumhydroxide oplossing gedaan en de oplossing wordt groen. Natriumhydroxide is een base en de oplossing heeft nu dus een pH groter dan 7. De NaOH concentratie is zo gekozen dat de pH tussen de 11,5 en 14 ligt, waardoor een groene oplossing ontstaat. Een publicatie uit School Science Review bevestigt dit (pagina 6).
Maar dan wordt de oplossing ineens rood en daarna geel! Wat hier gebeurt is niet helemaal duidelijk, maar mijn gok is het volgende. Glucose is in basisch milieu een reductor, wat betekent dat het elektronen kan afstaan. (Dit wordt ook gebruikt bij bijvoorbeeld de ‘blue bottle reaction’.) Glucose gaat een redoxreactie aan met indigokarmijn. Hierbij wordt de glucose omgezet in gluconzuur en het indigokarmijn wordt blijkbaar eerst gereduceerd tot een rode stof en daarna tot een gele, maar wat hier precies gebeurt is mij onbekend.
Wat ik wel weet, is dat zuurstof uit de lucht een oxidator is. Het kan dus elektronen opnemen. Bubbel je zuurstof door de oplossing zoals in het filmpje wordt gedaan, dan gaat de reactie dus weer terug. Je maakt dus weer de (mij onbekende) rode verbinding. Stop je met bubbelen en wacht je weer eventjes, dan neemt de reductie door glucose weer de overhand en wordt de oplossing weer geel.
Verder dan dit komen wij ook niet. Wie kan ons hier meer over kan vertellen?
Nu de helden van de Periodic Table of Videos het periodieke systeem compleet hebben, zijn ze begonnen met het maken van video’s over moleculen. Ging hun eerste video nog over koningswater, nu praten ze in een tweedelige video over een minder exotisch, maar wel problematisch molecuul: CO2. In deel één laten ze koolstofdioxide niet alleen in haar normale verschijningsvormen als gas en vaste stof (droogijs) zien, maar laten ze ook zien dat bij hoge druk koolstofdioxide vloeibaar kan worden.
Dat we in normale omstandigheden alleen vast en gasvormig CO2 tegenkomen, kunnen we zien als we naar het fasediagram ervan kijken. In een fasediagram kun je vinden in wat voor fase (vast, vloeibaar, gas) je een stof tegenkomt bij een bepaalde druk en temperatuur. In onderstaand fasediagram zie je dat CO2 bij standaard temperatuur en druk (aangegeven met “STP” van “Standard Temperature and Pressure”, 25 ºC en 1 atm) een gas is. Ga je naar lagere temperaturen —in het fasediagram ga je dan naar links— dan zie je dat je direct van een gas naar een vaste stof gaat. Wil je CO2 in haar vloeibare fase krijgen, dan zul je de druk flink moeten verhogen; minimaal tot de druk die hoort bij het tripelpunt. Het tripelpunt is als een drielandenpunt. Op exact de druk en temperatuur van het tripelpunt is een stof tegelijk in de vaste, vloeibare en gasfase. Bij bijvoorbeeld water is de druk van het tripelpunt lager dan de atmosferische druk. Daarom zien we vast water —ijs— eerst smelten en daarna pas koken. Dat kooldioxide hierin afwijkend is, ligt dus alleen maar aan de ligging van het tripelpunt.
Terug naar de video. Al eerder schreven we dat je een metaalbrand echt niet moet blussen met een CO2 blusser, tenzij je een pyromaan bent natuurlijk. Dit laten ze mooi zien in deel twee van hun video:
Een periodiek systeem dat bestaat uit échte elementen. Het bestaat echt, maar het kost je wel een serieuze zak geld. Op een onderwijsbeurs vlakbij de Universiteit van Nottingham was zo’n periodieke collectie te zien en De Professor van Periodic Videos nam een kijkje.
Dergelijke displays zijn te koop vanaf zo’n 4000 euro. Dus, hierbij een voorstel. We houden een inzamelingsactie. Iedereen doneert minimaal 10 euro en bij 4000 euro kopen we zo’n ding. Natuurlijk zal onze universiteit een grote donatie geven. We zetten hem neer op een mooie plek waar veel mensen (en natuurlijk ook aankomende studenten) er van kunnen genieten.
Terug naar de realiteit. Ik zie het niet snel gebeuren dat de universiteit dit zou aanschaffen, maar het zou natuurlijk wel super gaaf zijn om alle elementen bij elkaar te hebben. Want zeg nou zelf: hoeveel elementen heb jij in elementaire vorm in je handen gehad? Ik kom niet veel verder dan 26 elementen, waaronder maar een paar exotische, zoals silicium, argon, palladium, platina, kwik, en bismut. Dit terwijl er 92 elementen zijn die van nature voorkomen. Dat betekent dat ik dus zo’n 70% nog nooit in elementaire vorm heb gezien. Stiekem best wel jammer. Misschien moet ik maar eens een verzameling beginnen.
Ik kijk nu al een tijdje naar het periodiek systeem en ik denk dat bismut mijn favoriete element is. Waarom? Kijk maar naar onderstaand plaatje. Dat ziet er toch prachtig uit!
