Experiments
TopPurpose & Overview
Rochelle salt is a very interesting salt to use for making crystals. The chemical name is potassium sodium bitartrate and its a double salt. It forms colourless to blue-like needle shaped crystals. Volgens onderstaande methode is het goedkoper om het zelf te maken, dan om het te kopen. (Naar schatting kost het je ongeveer €45,-/kg, tegen een winkelprijs van ongeveer €85,-/kg.) Tijdens het synthese proces komen een aantal interessante materiaal eigenschappen en synthese technieken naar voren. Deze technieken worden vaak gebruikt en dit experiment is dus ook erg geschikt om ze uit te proberen. Globaal ziet het proces er als volgt uit:
- Process
- Het voorbereiden van de grondstoffen.
- Soda laten reageren met wijnsteen om Rochellezout te krijgen.
- Het verkregen Rochellezout uit de oplossing halen.
What you need
- Chemicals
- 500 gram zuiveringszout (natrium bicarbonaat)
- of 500 gram soda uit de supermarkt (De soda die je in de winkel koopt is eigenlijk natrium carbonaat decahydraat, dit water moet eruit voordat het bruikbare soda is.)
- 200 gram wijnsteen (kalium bitartraat)
- Equipment
- Ovenvaste glazen schaal (pyrex bijvoorbeeld)
- 500 ml glazen beker
- Roergerei (glazen staaf of metalen lepel)
- Oven
- Container (luchtdicht afsluitbaar)
- 2 Pannen
- Theelepel
- Filterpapier (koffiefilter bijvoorbeeld)
- Keukenpapier
- 1 glazen pot 500 ml
Theorie
Stap 1a (als zuiveringszout als grondstof wordt gebruikt):
2NaHCO3(s) --> Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
Stap 1b (als soda uit de supermarkt wordt gebruikt):
Na2CO3,10H2O(s) --> Na2CO3(s) + 10H2O(g)
Stap 2:
Na2CO3(s) + 2KHC4H4O6(aq) --> 2KNaC4H4O6(aq) + CO2(g) + H2O(l)
De theoretische opbrengsten zijn als volgt: 100 gram zuiveringszout levert 63,1 gram soda. 100 gram soda-10H2O levert 43,1 gram soda. 100 gram soda samen met 354,7 gram wijnsteen levert 396,2 gram Rochellezout. Om 100 gram Rochellezout te maken is dus 89,5 gram wijnsteen en 40,0 gram zuiveringszout (of 58,6 gram soda uit de winkel) nodig.
TopProcedure
- Step 1
- Plaats 500 gram zuiveringszout (natrium bicarbonaat) of driehoek-soda in de ovenschaal.
- Verwarm de oven tot 65 oC voor 1 uur.
- Verhoog de temperatuur naar 120 oC voor 1 uur.
- Verhoog de temperatuur naar 175 oC voor 1 uur.
- Verhoog de temperatuur naar 230 oC voor 1 uur.
- Haal de schaal uit de oven en laat het afkoelen bij kamertemperatuur.
- Stop de verkregen soda (natrium carbonaat) in een afgesloten container en bewaar op een droge, koele plek.
- Step 2
- Los 200 g wijnsteen (kalium bitartraat) op in 250 ml water, in een 500 ml beker.
- Verwarm de beker met oplossing in een pan met bijna kokend water (Au Bain-Marie).
- Voeg 2.5 ml (een theelepel) soda (natrium carbonaat) toe aan de oplossing. Dit mengsel gaat borrelen. Blijf goed roeren.
- Voeg stapsgewijs meer soda (natrium carbonaat) toe, totdat er geen gas meer onstnapt.
- Filtreer de oplossing in een nieuwe pan. Het resultaat is Rochellezout opgelost in water.
- Breng de oplossing voorzichtig aan de kook.
- Laat de oplossing indampen tot er nog 400 ml over is.
- Giet de oplossing in de glazen pot.
- Zet de pot op een plek waar je hem kan zien, maar laat het wel ongestoord afkoelen.
- Haal de verkregen kristallen uit de glazen pot wanneer de vloeistof volledig is afgekoeld.
- Zet de pot met de rest van de vloeistof op een warme plaats om door middel van verdamping de kristallen verder te laten groeien.
Resultaat
200 gram zuiveringszout leverde 125 gram soda op. 200 gram soda-decahydraat leverde 81 gram soda op. 100 gram wijnsteen reageert met 14 gram supermarkt-soda en met 20 gram zelfgemaakte soda. De hoeveelheid Rochellezout die ik hier uit verkregen heb is echter omgekeerd, namelijk 40 gram voor de supermarkt-soda en 22 gram voor de zelfgemaakte soda. Deze waarden wijken af van de verwachte (theoretische) waarden. Dit komt voornamelijk omdat de omzetting van soda en wijnsteen naar Rochellezout niet 100% verloopt.
TopConclusie
Met behulp van 85 gram supermarkt soda en 250 gram wijnsteen of met 145 gram zuiveringszout en 454 gram wijnsteen, kan je 100 gram Rochellezout maken. Het is duidelijk dat supermarktsoda een hogere opbrengst oplevert dan wanneer je zuiveringszout als basisproduct zou gebruiken. Dit komt waarschijnlijk doordat de zuiverheid van het reactieproduct van de supermarktsoda veel hoger is dan dat van het zuiveringszout. De kosten voor 100 gram Rochellezout zijn als volgt: uit de winkel: €8,38, m.b.v. supermarkt soda: €4,36 en m.b.v. zuiveringszout: €7,84.
TopExtra
De verkregen oplossing uit stap 2.5 kan bewaard of ingedampt worden tot alleen kristallen/poeder over is voor later gebruik. Verkregen kristallen kunnen altijd opgelost worden om weer nieuwe kristallen van te laten groeien.
TopSources
[1] Wikipedia
[2] Specimen from my personal collection, photo taken by me.
