Synthese van tinchloride en experimenteren met tinchloride

• Soldeertin (> 99% tin)
• Salpeterzuur gec.
• Zoutzuur ca. 10%
• Natronloog oplossing (ca. 4%)
• Trechter
• Filtreerpapier
• Potjes
• Droogkamer
• Weegschaal / Balans
• Optische Microscoop
• USB Microscoop (Dino-Lite AM4815ZT Edge)
• Objectglaasjes
• Dekglaasjes
• Verwarmingsplaat
• Kopersulfaat
• Natriumhydroxide oplossing ~1M
• Tinchloride (SnCl2.
• Petrischaaltje
• Paperclips
• Kabels met klemmen
• Voedingsbron
• Zeepsopoplossing
• Pipetten
• Ammonia ca. 10%

• Plaats 2 g soldeerdraden in een potje
• Voeg verdund zoutzuur toe
• Voeg een klein beetje salpeterzuur toe
• Zet weg en wacht

• Plaats 2 g soldeerdraden in een potje
• Voeg geconcentreerd salpeterzuur toe
• Draai de dop nog niet vast en zet deze er los op
• Laat staan gedurende een dag
• Als je er zeker van bent dat de er geen reactie meer plaatsvindt filtreer de oplossing door een papieren filter
• Spoel goed na met water
• Neem het filter en leg het in de droogkamer
• Laat drogen.
• Neem wat gedroogd materiaal en plaats het in een testbuis
• Voeg zoutzuur toe

• Pipetteer ca. 0.5 ml van de gemaakte tinchloride oplossing in een reageerbuis
• Voeg wat loog toe en observeer
• Voeg wat zoutzuur toe en observeer

• Maak een 10% oplossing van kopersulfaat in water
• Leg een druppel op een objectglas
• Voeg een druppel van de tinchloride oplossing toe
• Plaats een dekglas
• Observeer onder de microscoop

• Plaats een druppel tinchloride oplossing op een objectglas
• Laat indampen
• Plaats een dekglas
• Observeer onder de microscoop

• Maak een oplossing van 0.5 M tinchloride in water
• Indien nodig, filtreer de tinchloride oplossing af en herhaal dit totdat de oplossing helder is
• Giet wat heldere (afgefiltreerde) tinchloride oplossing in een petrischaaltje
• Voeg  (indien nodig) wat Natriumwaterstofsulfaat of azijnzuur toe. Dit dient voor aanzuren en is niet nodig als de oplossing al zuur is.
• Voeg een druppel verdunde zeepsopoplossing toe om de oppervlaktespanning te breken
• Plaats de kabels met krokodilklemmen aan de uiteinden van de petrischaal
• Sluit de kabels aan op een spanningsbron (6 V)
• Observeer

• Maak een oplossing van 0.5 M SnCl₂ in water
• Observeer
• Neem een deel van de oplossing en voeg wat zoutzuur toe
• Observeer
• Plaats een druppel van de oorspronkelijke oplossing op een object glas
• Doe hetzelfde met de aangezuurde oplossing
• Laat indampen
• Observeer onder de microscoop

Op basis van de literatuur besloot ik daarom om een beetje verdund salpeterzuur toe te voegen. Dit zou het tin moeten oxideren. Visueel was daar echter in eerste instantie niets van te zien.

Ik besloot daarom de oplossing af te gieten en in te dampen. Vervolgens heb ik de soldeertin in een verse zoutzuuroplossing gestopt waaraan een druppel gec. HNO3 aan was toegevoegd.

Hier is na enige tijd duidelijk verwering van de soldeertin waarneembaar.

Daarnaast heb ik met deze oplossing de testreacties uitgevoerd die in Van Erp beschreven staan.

Ook heb ik wat vloeistof op een objectglas gebracht en laten indampen, hetgeen resulteert in kristalvorming.

Als men het salpeterzuur toevoegt aan de soldeertin ziet men bijna onmiddellijk een wit neerslag en de vorming van een bruinkleurig gas ontstaan.

Na filtratie het materiaal in een droogkamer gestopt.

Ik besloot het materiaal uit het filter te halen af te wegen (4.7 g) en over te brengen in een flesje. Aan dat flesje heb ik zoutzuur toegevoegd, goed geschud en laten staan. Het materiaal lost grotendeels op. Na bezinken blijven er fijne deeltjes in de oplossing rondzweven en op de bodem ligt nog onopgelost materiaal.

Als we een druppel op een objectglas doen en indampen krijgen we geen mooie kristallen. Het materiaal dampt in laat meer een filmlaag met puntjes en belletjes achter zoals op onderstaande foto te zien is.

 Sn(s) + 4HNO₃(l) --> H₂SnO₃(aq) + 4NO₂(g) +H₂O(l)

Pogingen om het gevormde witte materiaal, na drogen, weer op te lossen in zoutzuur werkten niet goed hetgeen mij eraan laat twijfelen dat ik met de "alleen salpeterzuur" methode wel tinchloride heb gemaakt. Ik vermoed dat het voornamelijk tinoxide is gebleven.

Indampen van de op deze manier geproduceerde vloeistof lijdt (soms) tot de vorming van karakteristieke kristallen. Jammer  genoeg heb ik geen betrouwbare referentie kunnen vinden die laat zien dat dit inderdaad tinchloride kristallen zijn.

De reden om me te verdiepen in het maken van tinchloride is een reactie die ik vond in het boek van Van Duyn. In van Duyn's boek vond ik een beschrijving van een mikrochemische reductie waarbij Cuprochloride (Cu¹⁺) gevormd wordt hetgeen zich manifesteert als zeer karakteristiek tetraëder kristallen, volgens onderstaande reactie:

• Toevoegen van loog zou tot de vorming een wit neerslag van  tinhydroxide (Sn(OH)₂ leiden, hetgeen we inderdaad observeren
• Dit neerslag lost weer op las men zuur toevoegt maar ook als men een een overmaat loog toevoegt

Sn²⁺ (oplossing) + 2e^– –> Sn (vast)

Deze demonstratie maakt gebruik van een elektrische stroom om een redoxreactie te veroorzaken in een oplossing van tin (II) chloride. Tin(II)ionen worden geoxideerd tot een onoplosbaar neerslag van tin (IV) chloride-ionen bij de anode en gereduceerd tot metaalachtig tin bij de kathode.

Oxidatie halfreductie (anode) Sn²⁺ (aq) → Sn⁴⁺ (aq) + 2e^–

Sn⁴⁺ (aq) + 4Cl^– (aq) → SnCl₄ (s)

Reductie halve reactie (kathode) Sn²⁺ (aq) + 2e^– → Sn(s)

Algemene reactie (disproportionering) 2Sn²⁺ (aq) + 4Cl^– (aq) → SnCl₄ (s) + Sn (s)

De algehele reactie wordt een disproportioneringsreactie genoemd – een chemische reactie waarbij één reagens zowel als oxiderend werkt en reductiemiddel. Als resultaat wordt het reagens (Sn²⁺ -ionen) omgezet in zowel een meer geoxideerd als een meer gereduceerd product.

De tin-dendriet groeit in de richting naar de positieve pool zodat de elektrische stroom door de oplossing stroomt. Hier zet tin af op de kathode en groeit uit tot dendrieten.

De dendriet vorming lukt alleen met heldere, licht aangezuurde, oplossingen. Als men troebeling in de oplossing heeft moet men deze eerst affiltreren. Onderstaande filmpjes over de dendrietvorming zijn gemaakt door een  0.5 M SnCl₂ oplossing te maken en die (soms) meerdere malen af te filtreren tot deze helder was. Pogingen om dendrieten te maken het via zoutzuur gemaakte tinchloride liepen op niets uit. Ook niet na de oplossing enigszins geneutraliseerd te hebben met ammonia ervoor zorgende dat de oplossing helder blijft.

Onderstaande filmpje is met een USB microscoop gemaakt en wordt 16x versneld weergegeven.
 

Al met al durf ik ondertussen wel te beweren dat ik via de "soldeertin/zoutzuur/druppels salpeterzuur" methode inderdaad een tinchloride oplossing produceer maar dat het op deze manier gep[roduceerde tinchloride niet geschikt is voor het maken van tindendrieten.

• De uitgevoerde experimenten laten zien dat inderdaad een aangezuurde oplossing van tinchloride gemaakt is.
• De beste methode om tinchloride te maken is door soldeertin op te lossen in zoutzuur waaraan een klein beetje salpeterzuur is toegevoegd. Deze oplossing is echter extreem zuur.

• De droogkamer heb ik zelf gemaakt met wat papierklemmen, een theezakjes bakje en een glazen bakje. Werkt perfect.

• J.A. Potting; "Algemene en Anorganische Chemie"; Agon Elsevier; 1975; ISBN 9010105318; p.162-164.
• C.J. Enklaar, H.J. van Wijk; "Handleiding bij de Praktische lessen in de Chemie"; Noordhoff; 1921; p.40-42.
• A.A. Al-Suhybani; "Corrosion of tin in nitric acid solutions"; Surface and Coatings Technology; 34 1988; p. 463-470.
• C. Mahr; "Anorganisches Grundpraktikum"; Verlag Chemie; 2de druk; 1961; p. 267,
• C. Van Duijn Jr.; “Inleiding tot de Mikroskopische Techniek”; Kluwer; 1950; p. 67.
• H. van Erp; "Handleiding bij de kwalitatieve chemische analyse"; van Dishoeck; 1912; 2de druk; p. 21-23.
• Manuela Martin Sanchez; "Experimental work with Tin(II)Chloride in a High School"; Journal of Chemical Education; 65 10 1988; p. 898.

Achtergrondinformatie: