zoutzuur – Scheikundejongens

Het mengen van schoonmaakmiddelen

De Scheikundejongens zijn enorm fan van experimenten die je zelf thuis kunt doen. Maar sommige experimenten kun je maar beter niet doen. In de categorie Don’t Do It Yourself (DDIY): het mengen van schoonmaakmiddelen. Op verpakkingen van schoonmaakmiddelen lees je vaak dat je dit niet mag doen. Maar waarom eigenlijk? Om dat te kunnen beantwoorden, moeten we eerst kijken waar schoonmaakmiddelen uit bestaan.

Een bruisend mengsel van Glorix en Harpic Max

De precieze samenstelling van schoonmaakmiddelen verschilt van product tot product, maar er zijn natuurlijk ook grote overeenkomsten. Vrijwel alle schoonmaakmiddelen — van afwasmiddel tot waspoeder — bevatten oppervlakte-actieve stoffen (surfactanten), met als uitzondering bijvoorbeeld spiritus of aceton. Oppervlakte-actieve stoffen zijn moleculen met een hydrofiele kop en een hydrofobe staart: hun hoofd wil graag in water zitten, hun staart in vet en olie. Daardoor worden vet en olie een stuk gemakkelijker om te verwijderen. Een blokje zeep bestaat praktisch alleen maar uit dit soort moleculen.

Sommige schoonmaakmiddelen bevatten ook bleekmiddelen. Een bleekmiddel is niets meer dan een oxidator. Er zijn twee belangrijke soorten: chloorbleekmiddelen en zuurstofbleekmiddelen. Een voorbeeld van de eerste soort is hypochloriet (ClO^–), van de tweede waterstofperoxide (H₂O₂). Deze stoffen zijn goed in het afbreken van organische verbindingen (zoals kleurstoffen) en hebben daarom een blekende werking. De ‘gewone’ Glorix bevat hypochloriet. Glorix O₂ bevat waterstofperoxide (dat is dus wat ze bedoelen met de kreet actieve zuurstof formule op de verpakking).

Andere schoonmaakmiddelen bevatten bijvoorbeeld weer (verdund) zoutzuur. Zoutzuur is niet echt een sterke oxidator, maar wel een sterk zuur, wat ook helpt om allerlei vuil weg te krijgen. Een voorbeeld hiervan is Harpic Max.

Maar wat gebeurt er dan als je verschillende (soorten) schoonmaakmiddelen mengt? Dat hangt natuurlijk af van de combinatie. Meng je een zoutzuur-houdend middel met een waterstofperoxide-houdend middel, dan gebeurt er ogenschijnlijk niks. Echter, het resulterende mengsel is iets dat sommige hobbyisten nog wel eens gebruiken om printplaten mee te etsen. Het toevoegen van zuur maakt waterstofperoxide namelijk een sterkere oxidator. Agressief spul dus, en niet iets voor thuis.

Het mengen van hypochloriet met waterstofperoxide geeft wel direct een zichtbare reactie. Het hypochloriet reageert met het waterstofperoxide onder vorming van onder andere zuurstofgas. Niet direct heel gevaarlijk, tenzij er brandbare materialen in de buurt zijn. De reactie is hieronder weergegeven:

$\ce{ClO- (aq) + H2O2 (aq) -> Cl- (aq) + H2O (l) + O2 (g)}$ .

De derde en laatst combinatie is meteen ook de gevaarlijkste: hypochloriet en zoutzuur. Meng je die twee, dan ontstaat er chloorgas, wat zelfs in lage concentraties extreem giftig of zelfs dodelijk is. Ook kan het bijvoorbeeld brandwonden veroorzaken. Het chloorgas wordt als volgt gevormd:

$\ce{ClO- (aq) + 2 H+ (aq) + Cl- (aq) -> H2O (l) + Cl2 (g)}$ .

Conclusie: meng dus nooit schoonmaakmiddelen met elkaar. Dat staat natuurlijk ook al op de verpakking, maar sommige mensen doen het toch (filmpje). Als je dan toch twee verschillende schoonmaakmiddelen wilt gebruiken om een hardnekkige vlek weg te krijgen, spoel dan tussendoor met voldoende water.

Met dank aan Lucas Keijning voor het idee.

Het Nieuwe Chemieboek voor Jongens

Mijn prof spaart oude boeken over scheikunde. Meestal zijn dit ouderwetsche boecken waarin suffe proefjes beschreven staan, die de onervaren lezer moet inleiden in de wondere wereld die Natuurwetenschappen heet. Ze hebben curieuze titels als “Jongens en de Vrije Natuur”.

Mijn prof is bezig een aantal van de vreemdste exemplaren in te scannen en ik mocht een paar van zijn boeken zolang lenen. Hier een boek dat heet “Het Nieuwe Chemieboek voor Jongens door dr. ir. N. J. A. Taverne”.

Voorkant van "Het Nieuwe Chemieboek voor Jongens" En wij zouden de Scheikundejongens niet zijn, als we het slechtste idee niet uit het boek zouden inscannen en publiceren. Maar niet voordat we jullie het stichtelijke gedeelte uit het voorwoord hebben laten lezen:

Voorwoord 2 Lees hieronder hoe je HCl (g) kan maken. Mijn nederige excuses voor het verkeerd instellen van de scanner.

Verder lezen Het Nieuwe Chemieboek voor Jongens

Vrijdagmiddag-experiment

Je verwacht het misschien niet, maar ook de Scheikundejongens vervelen zich wel eens. Vooral op de vrijdagmiddag. Ter leering ende vermaeck worden er dan de inmiddels beruchte vrijdagmiddag-experimenten uitgevoerd waarbij op grondige wijze hypothesen worden getoetst.

Euromunten

Eén zo’n hypothese kwam ter sprake tijdens de koffiepauze en had te maken met de één- en twee-euromunten. De €1 en €2-munten bestaan allebei uit twee verschillende delen, een ring en een centrum, die uit twee verschillende materialen zijn gemaakt. De €1-ring en het €2-centrum zijn gemaakt van een nikkel-messing legering (75% koper, 20% zink, 5% nikkel), terwijl het €1-centrum en de €2-ring gemaakt zijn van een koper-nikkel legering (75% koper, 25% nikkel). Als deze twee legeringen groot verschil in uitzettingscoëfficiënt (de mate waarin het materiaal uitzet bij verandering van temperatuur) zouden hebben, moet het mogelijk zijn om door sterk te verwarmen bij één van de twee munten de twee delen van elkaar te scheiden.

Dat wilden de Scheikundejongens wel eens proberen.

De benodigdheden:

Verder lezen Vrijdagmiddag-experiment

Vul je eigen waterstofballon

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 AlO₃^3- + 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?