Testen of een gas kooldioxide is

Kooldioxide (CO₂) is kleurloos en reukloos, dus je kunt het niet detecteren door directe observatie. Je moet een luchtmonster verzamelen (of een CO₂ monster) en vervolgens een van de vele eenvoudige tests uitvoeren om de aanwezigheid van het gas vast te stellen. Je kunt het gas door kalkhoudend water voeren, of je kunt een gloeiende houtspaan in het gas houden om te zien of het door de aanwezigheid van CO₂ wordt gedoofd.

Methode 1

Methode 1 van 3:

Een monster voorbereiden

Pdf downloaden

Om je test te beginnen heb je een afgesloten reageerbuis nodig gevuld met opgevangen gas. Je kunt kooldioxide opvangen in een fles voor gas, een reageerbuis die verhit kan worden of een andere luchtdichte container. Het opvangen gebeurt meestal boven water in een maatbeker. CO₂ gas is dichter dan lucht, dus je kunt het opvangen met behulp van 'neerwaartse levering' of een injectiespuit.
2
Meng calciumcarbonaat met zoutzuur (HCl). De eenvoudigste manier om kooldioxide op te vangen is door calciumcarbonaat (of kalksnippers) te laten reageren met zoutzuur. Giet eerst 20 ml HCl in een erlenmeyer. Voeg een lepel calciumcarbonaat (of kalksteenchips) toe aan de HCL. Wanneer de reactie begint, dek je de erlenmeyer af met een kurk en leiding: je verzamelt het gas via de leiding en in een omgekeerde reageerbuis (die in een kom water wordt ondergedompeld). Als het waterpeil in de reageerbuis verandert, dan wordt het gas opgevangen.^[1]XBron
- Je kunt het gas blijven verzamelen zolang de reactie zich voordoet.
- Voor demonstraties in de klas heb je maar een kleine hoeveelheid zoutzuur nodig, die wordt verdund tot 1 M -- een concentratie van 2 M werkt het beste, maar moet met extra zorg worden gebruikt omdat het een sterk zuur is. De vergelijking is: CaCO₃(s) + 2HCl(aq) ==> CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g).
- Wees zeer voorzichtig bij het werken met zoutzuur – draag handschoenen, een laboratoriumjas en een veiligheidsbril, en laat het zuur niet in contact komen met je huid! Het is het beste om deze reactie alleen uit te voeren binnen een laboratoriumomgeving.^[2]XBron
Zet de reageerbuis voor alle veiligheid in een rekje tot je de test gaat uitvoeren. De 'bung' is in wezen een klein kurkje of kapje waarmee je de inhoud van de reageerbuis elders via een aangesloten leiding kunt leiden. Het is belangrijk om het CO₂ gas in de container af te sluiten. Als je het open laat, zal het gas zich met de lucht vermengen en je test veel minder effectief zijn.
Advertentie

Methode 2

Methode 2 van 3:

Het gas door kalkwater leiden

Pdf downloaden

1
Leid het gas door het kalkwater. De meest effectieve manier om te testen op CO₂ is door het gas door 'kalkwater' (een verdunde oplossing van calciumhydroxide (gebluste kalk)) te leiden. Wanneer je kooldioxide door de oplossing laat borrelen, vormt het een vast neerslag van calciumcarbonaat en kalksteen. Calciumcarbonaat is onoplosbaar in water.^[3]XBron Dus, als er CO₂ aanwezig is in het monster, zal het kalkwater melkachtig troebel worden.^[4]XBron
- Kalkwater wordt ook wel 'white wash' of 'milk of lime' genoemd. Als je deze termen ziet, weet je dat je met kalkwater te maken hebt.^[5]XBron
2
Maak een kalkoplossing. Het proces is eenvoudig: verdun calciumhydroxide met water. Calciumhydroxide (Ca(OH)₂) is een kleurloos wit poeder dat je bij de meeste apothekers kunt kopen. Zuiver kalkwater is, eenmaal gemengd, helder en kleurloos, met een lichte aardse geur en de bittere, alkalische smaak van calciumhydroxide, omdat de pH-waarde ervan 12,3 is. Volg deze stappen om je eigen kalkwater te maken:
- Doe 1 tl calciumhydroxide in een schone glazen fles van 4 liter of kleiner. Kalkwater is een verzadigde oplossing, wat betekent dat er een extra chemische stof zal zijn die niet oplost. Een theelepel zal resulteren in een volledig verzadigde oplossing, of je nu een fles van 4 liter neemt of een kleinere fles.^[6]XBron
- Vul de fles met gedestilleerd water. Het beste is om gedistilleerd water te gebruiken voor dit experiment, omdat het je een zuiverder oplossing geeft.
- Sluit de fles af met een dop. Schud de oplossing krachtig gedurende 1-2 minuten en laat het dan 24 uur staan.
- Giet de gezuiverde oplossing van de bovenkant van de pot door een schoon koffiefilter of filterpapier. Let er goed op dat het bezinksel niet wordt geroerd. Herhaal indien nodig deze filtering tot je een heldere kalkoplossing krijgt. Bewaar dit in een schone pot of fles.
3
Leid het gas door het kalkwater. Vul een reageerbuisje voor de helft met kalkwater – kook het dan. Gebruik een leiding om de inhoud van de CO₂ testreageerbuis direct in het kokende kalkwater te leiden. Je kunt een flexibel buisje of een (metalen) rietje gebruiken als leiding, als er niets beters in de buurt is. Laat het opgevangen gas door de vloeistof 'borrelen' en wacht tot de reactie plaatsvindt.
- Als je het niet wilt koken, dan kun je ook een gasspuit gebruiken om de CO₂ rechtstreeks in de halfgevulde kalkwatertestbuis te spuiten. Sluit de reageerbuis af en schud dan 1-2 minuten krachtig. Als er kooldioxide in het monster zit, moet de oplossing troebel worden.^[7]XBron
Als CO₂ aanwezig is, zal het kalkwater melkwit worden van de calciumcarbonaatdeeltjes, aangezien de calciumcarbonaatoplossing onoplosbaar is en uit de oplossing zal neerslaan. Als het kalkwater kookt en het gas rechtstreeks in het kalkwater wordt geleid, moet de reactie onmiddellijk beginnen. Als er na ongeveer een minuut niets gebeurt, dan kun je veilig aannemen dat er geen kooldioxide in je monster aanwezig is.^[8]XBron
5
Leer de chemische reactie. Begrijp wat er precies gebeurt om de aanwezigheid van CO₂ aan te geven. De vergelijking voor de test is: Ca(OH)₂ (aq) + CO₂ (g) ==> CaCO₃ (s) + H₂O (l). In gewone taal: vloeibaar kalkwater + gas (dat CO₂ bevat) reageert met kalk (de deeltjes) en water.^[9]XBron
- Als je de CO₂ voor langere tijd door het kalkwater leidt, zal het water uiteindelijk helder worden. Dat komt door een chemische reactie! Hier volgt deze reactie:
  - CO₂ + H₂O ==> H₂CO₃ (kooldioxide + water = koolzuur)
  - H₂CO₃ + CaCO₃ ==> Ca(HCO₃)₂ (koolzuur + calciumcarbonaat = calciumwaterstofcarbonaat)
  - Calciumwaterstofcarbonaat is oplosbaar in water, waardoor je oplossing helder wordt!
Advertentie

Methode 3

Methode 3 van 3:

Testen met een gloeiende houtspaan

Pdf downloaden

1
Ga na of het gas vuur dooft. Kooldioxide in hoge concentraties, blust branden. Je hoeft alleen maar een klein aangestoken vlammetje in een reageerbuisje te houden waarvan je vermoedt dat het CO₂ bevat. Als het gas aanwezig is, moet de vlam onmiddellijk doven. Ontbranding (het creëren van een vlam) is de reactie van zuurstof met een andere stof; het is een snelle oxidatie van de organische verbinding en een afname van de zuurstof. Het vuur gaat uit omdat de zuurstof wordt vervangen door het CO₂, wat geen brandbaar gas is.
- Houd er rekening mee dat elk zuurstofvrij gas ook een vlam op deze manier zal doven. Dit is dus een onbetrouwbare test voor kooldioxide, en het kan leiden tot een verkeerde identificatie van het gas.^[10]XBron
Zorg ervoor dat het monster goed is opgeslagen en afgesloten voordat je probeert te testen op CO₂. Wees er redelijk zeker van dat de reageerbuis geen brandbare of explosieve gassen bevat -- in dat geval kan vuur als test gevaarlijk zijn, of in ieder geval zeer beangstigend.
Gebruik een houtspaan of een lange, dunne strook hout. Een lucifer of een aansteker is ook voldoende, maar hoe verder je handen van de opening van de reageerbuis af zijn, hoe veiliger je experiment zal zijn. Als de vlam onmiddellijk uitgaat, is er waarschijnlijk een hoge concentratie CO₂ in de reageerbuis aanwezig.
Vul een injectiespuit met kooldioxide. Gebruik vervolgens een druppel gesmolten was om een korte kaars op het oppervlak van een muntstuk aan te brengen. Plaats vervolgens de kaars en het muntstuk in een brede beker en steek de kaars aan. Doe het slangetje op de spuit, en spuit de CO₂ naar de bodem van de beker. Als je de volledige inhoud van de spuit binnen een seconde of twee naar buiten duwt, moet de vlam doven.
Advertentie