Koper nanodeeltjes

Datum:  Januari 2026

Inleiding:

Colloïdaal koper, opgebouwd uit koper nanodeeltjes gesuspendeerd in water, worden bereid door reductie van kopersulfaat met glucose.

Materiaal:

  • Natriumhydroxide
    (NaOHl)
  • Glucose (C6H12O6)
  • Kopersulfaat
    (CuSO4.5H2O)
  • Verwarmingsplaat met roermotor
  • roerboon
  • Flesjes
  • Bekerglas of erlenmeyer
  • Balans
  • Water
  • Microscoop
  • Objectglaasjes
  • Dekglaasjes
  • Druppelpipetten
  • Glazen thermometer

 

   

Uitvoering:

  • Glucose oplossing:
    Los 0,80 g glucose op in 10 ml water en meng goed
  • Natronloog oplossing:
    Maak een oplossing van 1 M NaOH (0.4 g NaOH per 10 ml)
  • Kopersulfaatoplossing:
    Maak een oplossing van 0.01 M CuSO4.5H20 (0.025 g per 10 ml water)
  • Plaats 10 ml glucose oplossing in een bekerglaasje of erlenmeyer (25/50 ml)
  • Voeg 2 druppels 1 M NaOH toe en meng
  • Plaats deze oplossing op de verwarmingsplaat en leg er een roerboon in
  • Stel de verwarmingsplaat in op een temperatuur van 50 °C. Controleer met de glazen                              thermometer dat deze temperatuur daadwerkelijk gehaald wordt. Pas indien nodig de temperatuurinstelling van de verwarmingsplaat aan
  • Roer rustig
  • Voeg druppelsgewijs (druppel voor druppel) de kopersulfaat oplossing toe totdat een gele kleur verschijnt.
  • Noteer het aantal druppels
  • Laat de oplossing afkoelen 

Resultaten:

De gele kleur verschijnt bijna direct en intensifieert nauwelijks.

Onderstaand resultaat na het toevoegen van 6 druppels kopersulfaatoplossing.

 

 Onderstaand resultaat na het toevoegen van 12 druppels kopersulfaatoplossing.

De oplossing is duidelijk wat troebelder maar nog steeds geel.
De vertroebeling impliceert dat er inderdaad deeltjes gevormd worden.

Ik heb de oplossingen overgegoten in reageerbuizen en gedurende een nacht laten staan. De rechter oplossing bezinkt enigszins.

Discussie:

Nanodeeltjes hebben typisch  een dimensie tussen 1 en 100 nm. Een vergelijk met andere deeltjes wordt getoond in onderstaande figuur.

De eigenschappen van nanodeeltjes van een bepaalde stof verschillen van die eigenschappen die hun grotere deeltjes tonen. Kleur is een van de meest in het oog springende voorbeelden. Een voorbeeld uit het verleden is het gebruik van gouden nanodeeltjes in gebrand glas waardoor het een rode kleur krijgt. Zoals we ook in dit experiment kunnen waarnemen verschilt de geproduceerde gele kleur van het  metaal (bruin) of het blauw-groen van een waterige koperoplossing.
In dit experiment, maar dat geld ook in het algemeen (ook voor goud en zilver), bereiden we de nanodeeltje door reductie van het metaalzout. De reductor is in dit experiment glucose (C6H12O6), hetgeen het koper ion reduceert tot elementair koper. De glucose zelf wordt geoxideerd naar gluconzuur (C6H12O7H), hetgeen in oplossing ioniseert naar het gluconaat ion (C6H12O7-), door de aanwezigheid van loog dat het proton neutraliseert.
Schematisch:

                   OH-
C6H12O6   --------->   C6H12O7-
                Cu2+/Cu0 
  glucose                       gluconaat   

Door adsorptie van de negatieve gluconaat ionen krijgen de groeiende koper nano deeltjes een negatieve lading. Door de repulserende elektrostatische krachten kunnen ze niet samenklitten en blijven ze gesuspendeerd in de oplossing.

Nanodeeltjes zijn te  klein om met een optische microscoop waargenomen te kunnen worden. Dat kan alleen met een elektronen microscoop. De koperen nano deeltjes hebben diameters van 18 +/- 2nm. Een 20-nm bolvormig nanodeeltjes bevat ongeveer 150000 koper atomen.

De kleurvorming is de enige methodiek die we tot onze beschikking hebben om de aanwezigheid van de koper nano deeltjes (Copper nano particles : CuNP) te bevestigen.
 

Koper nanodeeltjes vertonen ook biologische activiteit waaronder het vermogen de om cel vermenigvuldiging the inhibiteren en apoptose (geprogrammeerde celdood) induceren in verschillende kankercel lijnen, terwijl de toxiciteit van de nanodeeltjes kan variëren afhankelijk van deeltjesgrootte en concentratie.

Opmerkingen:

  • Ik wilde dit experiment meerdere malen uitvoeren en heb daarom stock oplossingen van 50 ml gemaakt.

Literatuur:

  • S. Solomon, S. Rutkowsky, C. Boritz; "Everyday Investigations for General Chemistry";John Wiley & Sons; 2009 ; ISBN 9780470085103; p. 239-244.
  • K. van Drogenbroeck, B. van der Donckt, T. Mortier; "Experimenteren met koperen nanodeeltjes"; NVOX; Januari 2020; p. 42,43.

Relevante websites:

 

04/01/2026