Bereiding van de op koper gebaseerde pigmenten Malachiet en Verdigris

Datum:  November - December 2011

Principe:

Synthese van op koper gebaseerde pigmenten, Malachiet en Verdigris

Materiaal:

  • kopersulfaat pentahydraat (CuSO4.5H2O)

  • azijnzuur (CH3COOH, schoonmaakazijn)

  • ammonia (huishoud, NH3, 5-10%)

  • natriumhydroxide (NaOH)

  • natriumcarbonaat (Na2CO3, Soda)

  • Ijsbad of koelplaat of vriezer.
  • demi-water
  • trechter
  • filtreerpapier
  • roermotor met roerboon
  • bekerglazen
  • magneet
  • tissues

Uitvoering:

Synthese van Malachiet

  • Breng 6.25 g kopersulfaat over in een bekerglas van 150 ml en voeg 25 ml water toe. 

  • Voeg een roerboon toe, plaats het bekerglas op de roermotor en roer net zolang tot het kopersulfaat is opgelost.

  • Maak een oplossing van 2.9 g soda in 25 ml water.

  • Voeg de soda oplossing langzaam en geleidelijk aan de kopersulfaat toe die men heftig roert.

  • Tijdens het toevoegen van de soda oplossing komt er CO2 vrij, zoals op nevenstaande foto te zien is.

  • Als het borrelen ophoudt kan men de resterende soda oplossing in een maal toevoegen.

  • Verwijder de roerboon m.b.v. een magneet uit de oplossing.

  • Plaats het bekerglas gedurende 30 minuten op een koude plaats (hier een koelplaat gebruikt).

  • Filtreer het neerslag af.

  • Voeg water toe aan het bekerglas om het neerslag uit te spoelen.

  • Droog het neerslag aan de lucht.

 
Synthese van Verdigris
  • Weeg 4.2 g kopersulfaat af, breng het over in een bekerglas en voeg 50 ml water toe.
  • Voeg een roerboon toe, plaats het bekerglas op de roermotor en roer net zolang tot het kopersulfaat is opgelost.
  • Voeg druppelsgewijs onder roeren 25 ml huishoud ammonia toe.
  • Tijdens het toevoegen van een druppel ammonia kan men de diepblauwe kleur van het gevormde koper ammonia complex waarnemen, die echter weer snel verdwijnt.
  • Voeg net zolang ammonia toe totdat de kleur min of meer constant is (25 - 35 ml ammonia benodigd).
  • Roer het mengsel gedurende 5 minuten en filtreer het vervolgens af.
  • Breng het natte neerslag over in een bekerglas en voeg 40 ml demi-water toe.
  • Voeg een roerboon toe, plaats het bekerglas op de roermotor en roer heftig.
  • Voeg aan deze oplossing in een keer 8.5 ml 2.0 M Natronloog oplossing toe.
  • Filtreer het neerslag wederom af.
  • Verwijder overmaat vloeistof door het even te bedekken met een tissue (zonder te drukken).
  • Breng het neerslag (koperhydroxide, Cu(OH)2) zo snel als maar mogelijk is weer over in een bekerglas en voeg onder roeren 40 ml azijnzuur toe.
  • Roer gedurende 3-5 minuten. Alle koperhydroxide moet opgelost zijn.
  • Giet de oplossing over in een schaaltje en damp de vloeistof langzaam af (aan de lucht of evt. indampen bij een lager temperatuur).

Resultaat:

Malachiet

Onderstaande foto na affiltreren, nevenstaande foto's, na drogen, 20x vergroot.

Poedervormig, geen kristallen waarneembaar.

Verdigris

Onderstaande foto na indampen, nevenstaande foto's, na drogen, 20x vergroot.

 

Hard en kristallijn, kristallen waarneembaar.

Discussie en conclusie:

Malachiet

Malachiet oftewel koper(II)carbonaathydroxide, CuCO3Cu(OH)2, is het materiaal dat gevonden kan worden in koper ertsen. In dit experiment hebben we het gemaakt door kopersulfaat te laten reageren met soda volgens:

2CuSO4·5H2O + 2Na2CO3  --> CuCO3Cu(OH)2 (¯) + 2Na2SO4 + CO2 (­) + 9H2O

Verdigris

Verdigris  werd in het  verleden  gemaakt door een groene korst van koperplaten af te schrapen nadat deze blootgesteld was aan azijn en wijn dampen. In dit experiment hebben we koperacetaat gesynthetiseerd door kopersulfaat achtereenvolgens te laten reageren met ammonia, natriumhydroxide en azijnzuur volgens onderstaand reactieschema:

4CuSO4·5H2O + 6NH3  --> CuSO4·3Cu(OH)2 (¯) + 3(NH4)2SO4 + 14H2O

CuSO4·3Cu(OH)2 + 2NaOH --> 4Cu(OH)2 (¯) + Na2SO4

Cu(OH)2 + 2CH3COOH --> Cu(CH3COO)2 ·H2O + H2O

Opmerkingen:

  • Het zou, chemisch gezien, netter zijn geweest om ook de opbrengsten te noteren en het rendement uit te rekenen.
  • Voeg niet teveel ammonia toe aangezien men dan het koper-ammonia complex gaat maken.
  • Koperhydroxide wordt ook wel Bremer blauw of Bremer groen genoemd.

Literatuur:

  • Sally. D. Solomon, Susan A. Rutkowsky, Megan. L. Mahon, Erica M. Halpern; 'Synthesis of Copper Pigments, Malachite and Verdigris: Making Tempera Paint'; Journal of Chemical Education; 88 2011;p. 1694-1697.
  • Dr. H. van Erp; "Beginselen der Chemoe in verband met Technologue, Mineralogie, Geologie en Fysiologie - Tweede deel"; van Dishoeck; 1904; p. 171,172.
  • Dr. H. Rompp; "Chemie der dagelijksche dingen'; Roskam; 1943; p. 182.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Alle verven die we kennen bevatten pigmenten, die kleur aan een verf geven, en een binder die de pigmenten suspendeert en deze aan het oppervlak dat beschilderd wordt bindt. De eerste synthetische pigmenten kwamen pas rond 1800 beschikbaar, tot die tijd werden pigmenten bereid uit allerlei natuurlijke producten zoals planten, aarde, houtskool, mineralen of van corrosieproducten van metalen. Loodwit bv werd door de Grieken geïntroduceerd. Malachiet werd verkregen door het kopererts fijn te malen en Verdigris door platen koper bloot te stellen aan azijn dampen. Het Pruisisch blauw was een van de eerste synthetische pigmenten.
   

17/01/2017