Blauwe fles reactie

Datum: december 2003

Principe:

Een serie van oxidatie-reductie cycli worden doorlopen waarbij methyleenblauw gereduceerd wordt door vitamine C gevolgd door het terugoxideren van de methyleenblauw door de zuurstof in de lucht. Cu2+ ionen fungeren als katalysator voor deze laatste reactie.

Materiaal:

  • Vitamine C (ascorbinezuur) 
  • Kopersulfaatoplossing (1.6% Cu) 
  • Methyleenblauwoplossing (5%) 
  • Zout (natriumchloride) 
  • Balans 
  • Heldere PET fles (frisdrank fles) met dop (1-2 l)

Uitvoering:

  • Vul de fles voor ca. 2/3 de met water

  • Voeg 5 g Vitamine C toe

  • Voeg 4 druppels methyleenblauwoplossing toe

  • Voeg 2.5 ml (=2.5 g) zout toe.

  • Schud de oplossing totdat alles is opgelost.

  • Voeg dan 1.25 ml van de kopersulfaatoplossing toe.

  • Doe de dop erop en schud gedurende 20 seconden.

  • Laat de oplossing gedurende 6 minuten staan.

  • Let op de kleurveranderingen van de oplossing. Let hierbij vooral op het grensvlak lucht vloeistof.

  •  Herhaal het schudden staan laten proces nog enkele malen en noteer je waarnemingen.

Vitamine C oplossing:

De Vitamine C heb ik toegevoegd in de vorm van een oplossing. Ik heb zo geconcentreerd mogelijke bruistabletten gekocht (1500 mg). Daarna heb ik 3 + 1/3de tablet opgelost in 50 ml en daarna afgefiltreerd. Deze oplossing heb ik in de PET fles gedaan.

Resultaten:

Vier stadia van het experiment. Duidelijk is te zien dat de oplossing "kleurloos" wordt.


In het filmpje hiernaast (gemaakt van de foto's die gedurende het experiment genomen zijn) is het experiment een aantal malen doorlopen. 

Op het laatst zijn de concentraties van methyleenblauw en  kopersulfaat verhoogd door dezelfde hoeveelheden toe te voegen aan de fles. Daarop zijn  ook bovenstaande foto's gebaseerd. De kleurverschillen worden dan duidelijker.

 

Discussie en conclusie:

In dit klassiek demonstratie experiment wordt methyleenblauw (MBox) door Ascorbinezuur (AZ) gereduceerd (naar MB) en vervolgens door luchtzuurstof weer geoxideerd (MBox). Dit is een oxidatie reductie reactie (redox). Het zuurstof wordt door het schudden in de oplossing gebracht. Bij staan reduceert het ascorbinezuur het MBox terug naar zijn kleurloze vorm. Cu2+ ionen fungeren als katalysator voor deze laatste reactie. De reactievergelijkingen worden dan:  
bij schudden: O2 + MB (kleurloos) -> MBox (blauw)
bij staan: MBox + AZ -> MB + oxidatie producten van AZ

Meer specifiek:

Geoxideerd methyleenblauw (blauw)

Gereduceerd methyleenblauw (kleurloos)

Ascorbinezuur

Dehydroascorbinezuur

Zoals men in bovenstaand foto's kan zien wordt de oplossing wordt niet kleurloos. Dit heeft te maken met de bron van Vitamine C die gebruikt is. Ik heb bruistabletten gebruikt en die geven geen kleurloze maar een geelkleurige oplossing. Met zuiver Vitamine C zou de oplossing kleurloos moeten worden, tenminste zolang er geen gekleurde oxidatieproducten van Vitamine C gevormd worden.

Als er niet voldoende zuurstof aangeleverd wordt bv als de fles teveel gevuld is dan zal zich geen blauwe kleur vormen. Indien men  heel goed kijkt zal men een lichte blauwkleuring kunnen zien aan het oppervlak van de oplossing. In een afgesloten fles is op een gegeven moment alle zuurstof verbruikt en zal er geen kleurverandering meer plaatsvinden. Daarom is het belangrijk om verse oplossingen te gebruiken.

Opmerkingen:

  • Een donkerder kleur kan men verkrijgen door of meer methyleenblauw te gebruiken of minder vitamine C

  • In oudere experimenten werd glucose als reductor gebruikt ipv Vitamine C

  • Men kan ook andere indicatoren gebruiken (zoals gerapporteerd voor de glucose variant) zoals resazurine (rood --> kleurloos) en indigo karmijn (groen --> rood/geel).

Literatuur:

  • Mark E. Noble; "Out of the Blue"; Journal of Chemical Education; 80 (5) 2003; p 536A, 536B

  • Whitney E. Wellman, Mark E. Noble and Tom Healy; "Greening the  Blue Bottle"; Journal of Chemical Education; 80 (5) 2003; p 537-540.

  • Sarah Mowry and Paul J. Ogren; "Kinetics of Methylene Blue Reduction by Ascorbic Acid"; Journal of Chemical Education; 76 (7) 1999; p 970-974.

  • T. Snehalata, K.C. Rajanna and P. Saiprakash; "Methylene Blue - Ascorbic Acid"; Journal of Chemical Education; 74 (7) 1997; p 228-233.  

  • A. Gulbert Cook, Randi M. Tolliver, Janelle E. Williams; "The Blue Bottle Experiment Revisited"; Journal of Chemical Education; 71 (2) 1994; p 160-161.  

  • Walter R. Vandaveer IV, Mel Mosher, George L. Gilbert; "The Blue Bottle Revisited"; Journal of Chemical Education; 74 (4) 1997; p 402.

Achtergrondinformatie:

Als men de literatuur bestudeert wordt dit experiment normaliter met glucose uitgevoerd in alkalisch milieu uitgevoerd. Glucose (een aldehyde) wordt in alkalisch milieu door zuurstof langzaam geoxideerd onder vorming van "gluconic acid":

In de aanwezigheid van natriumhydroxide wordt het zuur geconverteerd naar zijn zout het natrium gluconaat. Deze reactie wordt versneld door methyleenblauw dat de zuurstofoverdracht bevordert. Door de glucose te oxideren wordt methyleenblauw zelf gereduceerd en wordt dan kleurloos. Het is ook mogelijk om andere suikers te gebruiken. Deze reactie wordt ook gebruikt om nauwkeurig te bepalen hoeveel zuurstof er in water zit opgelost. 

Methyleenblauw werd als eerste gesynthetiseerd door de Duitse Chemicus Heinrich Caro in 1876 en heeft ook in de medische tak van de wetenschap vele toepassingen gevonden o.a. bij de kleuring van levende cellen (Gram kleuring). Het wordt ook gebruikt als antidotum bij cyanide vergiftiging.

18-01-2017