Peroxideschuim

Datum: Maart-Mei 2005

Principe:

Een schuimtoren maken van peroxide, wasmiddel en jodide

Materiaal:

  • Maatcylinder
  • Waterstofperoxide (bij voorkeur 30% anders 10%)
  • Lekbak
  • Afwasmiddel
  • Kaliumjodide
  • Glycerine
  • Water
  • Voedingskleurstof

Uitvoering:

  • Vul de maatcylinder gedeeltelijk met waterstofperoxide, glycerine en voedingskleurstof
  • Maak een kaliumjodide oplossing
  • Voeg kaliumjodide oplossing aan de maatcylinder toe en observeer.

Resultaten:

1 2 3 4

Nadat we het kaliumjodide hebben toegevoegd zien we binnen enkele seconden een kolom schuim omhoog komen.
5 6 7

In nevenstaand experiment is blauwe kleurstof gebruikt. 
De formulering: 
20 ml H2O2 (10%), 
20 ml glycerine, 
5 ml afwasmiddel,
enkele druppels kleurstof.
Daarvan 30 ml in de maatkolf gedaan.

Discussie en conclusie:

De schuimvorming die we zien optreden wordt gevormd door gasontwikkeling.

Het waterstofperoxide ontleedt in water en zuurstof volgens:

2 H2O2 (aq) -> 2 H2O (l) + O2 (g)     (DH=-96.2 KJ/mol)

Bij kamertemperatuur is de reactiesnelheid van deze reactie dermate laag dat de reactie nagenoeg niet plaatsvindt. Op langere termijn en met geconcentreerder waterstofperoxide treedt deze reactie wel op hetgeen de reden is dat een geconcentreerde waterstofperoxide oplossing langzaam zijn sterkte verliest. 

Om de reactie te versnellen voegen we een katalysator toe, het jodide ion. Het jodide ion zorgt ervoor dat een ander reactiepad doorlopen kan worden waarbij de activeringsenergie lager ligt.

H2O2 (aq) + I- (aq) --> OI- (aq) + H2O (l)

H2O2 (aq) + OI- (aq) --> H2O (l) + O2 (g) + I- (aq)

Volgens bovenstaand schema wordt alle jodide die verbruikt wordt in de 1ste reactie weer gegenereerd in de tweede. Netto vindt er dus geen verbruik van jodide plaats, het kenmerk van een katalysator.
Bij Boreal Laboratories kun je de "ScholAR Catalytic Decomposition of Hydrogen Peroxide Kit" kopen die het experiment dat we hierboven uitgevoerd hebben beschrijft. De reden dat ik glycerol ben gaan toevoegen is om het schuim steviger te maken en hopelijk een soortgelijke stevigheid in het schuim te krijgen (zie onderstaande foto). Dat is me echter niet gelukt. Aan het schuim recept moet dus nog wat gesleuteld worden.

 

Hoe geconcentreerder de peroxide, hoe beter. De peroxide die ik gebruikt heb was al vrij oud (gekocht in de dierenwinkel toen we nog goudvissen hadden). Ik vermoedt dat de peroxide die ik gebruikt heb al niet meer zo geconcentreerd was en meer in de richting naar 3% ontleedt was.

Opmerkingen:

  • Het glycerine heb ik toegevoegd om het schuim meer stevigheid te geven. De kleurstof om een mooi kleurtje te maken.
  • Waterstofperoxide ontleedt onder invloed van licht volgens bovenstaande reactie sneller. Daarom wordt het in donkere flessen bewaard.

Literatuur:

  • Hansen, John C.; 'The Iodide-Catalyzed Decomposition of Hydrogen Peroxide: A Simple Computer-Interfaced Kinetics Experiment for General Chemistry'; J. Chem. Educ.; 1996; 73; p. 728-732.
  • Alfred R. Conklin, Jr. and Angela Kessinger; 'Demonstration of the Catalytic Decomposition of Hydrogen Peroxide'; J. Chem. Educ.; 1996; 73; p. 838-839.
  • Lee D. Hansen and V. Wallace McCarlie; 'From Foam Rubber to Volcanoes: The Physical Chemistry of Foam Formation'; J. Chem. Educ.; 2004; 81; p. 1581-1584.

Relevante websites:

Achtergrondinformatie:

In ons lichaam bevindt zich ook waterstofperoxide en ook daar maken we gebruik van een katalysatoren om waterstofperoxide te ontleden. De katalysatoren in ons lichaam heten enzymen en ze zijn geschikt voor het katalyseren van  een type reactie. Het enzym dat waterstofperoxide in onze cellen laat ontleden heet katalase.


Structuur van het katalase enzym
In Zuid-Amerika leeft een kever, de bombardeer kever, die voor zijn verdediging gebruik maakt van de door enzymen gekatalyseerd ontleding van waterstofperoxide. Deze kever heeft een kleur in zijn buik die opgebouwd is uit twee kamers. Een kamer bevat een mengsel van hydroquinon en waterstofperoxide en de andere bevat een mengsel van twee enzymen katalase en peroxidase. Als de kever bedreigt wordt mengt de inhoud van beide kamers zich. De enzymen katalyseren nu de ontleding van hydroquinone en van waterstofperoxide. 

Beide reactie zijn exotherm waardoor het mengsel heet wordt. De vorming van zuurstof in het mengsel zorgt voor drukopbouw waar de kever dan weer gebruik van maakt om de hete, corrosieve vloeistof naar zijn aanvaller te "schieten"

12-01-2017