Docenten eerste bundel - Universiteit van Amsterdam

Voorwoord
Na een aanloop van ruim twee jaar is het project Microschaalexperimenten in november
1996 van start gegaan. De belangstelling voor het project bleek groot te zijn. In enkele
maanden bezochten enkele honderden docenten en TOA’s de door ons verzorgde werkgroepen
over microschaalexperimenten. Ook de belangstelling voor deelname bleek groot
genoeg om het project daadwerkelijk door te zetten. In het project werken de Universiteit
van Amsterdam (UvA) en het Communicatie Centrum Chemie (Stichting C 3 ) samen.
Doel is om het werken op microschaal in het voortgezet onderwijs te bevorderen. Dat
doen we door het microschaalglaswerk met een bijpassend verwarmingsapparaat tegen een
voordelige prijs aan te bieden, experimenten te beschrijven die aansluiten bij de meest gebruikte
schoolboeken en docenten en TOA’s na te scholen in het werken op microschaal.
Het project wordt uitgevoerd door de Werkgroep Microschaalexperimenten, bestaande uit:
Joyce van Bruynsvoort (’t Hooghe Landt College, Amersfoort)
Wout Davids (SLO, Enschede)
Martin Goedhart* (Didactiek der Scheikunde, Universiteit van Amsterdam)
Erik Joling* (Faculteit der Scheikunde, Universiteit van Amsterdam)
Peter Mortensen (VNCI, Leidschendam)
Jan Peper (Stichting C 3 , Amsterdam)
Trienke van der Spek* (Faculteit der Scheikunde, Universiteit van Amsterdam)
Lex Vroling (Alfrink college, Zoetermeer)
Ed de Waard* (Organische Scheikunde, Universiteit van Amsterdam)
Het onderwijsmateriaal is samengesteld door een ontwikkelteam waarvan de leden hierboven
met een asterisk zijn aangegeven. Gedurende de looptijd van het project zullen zij
het onderwijsmateriaal verder uitbreiden.
Deze docentenhandleiding bevat de volgende hoofdstukken:
1. Toelichting
Waarin we ingaan op de achtergrond van de microschaalexperimenten en de gebruiksmogelijkheden
van de proeven, waarin we organisatorische aanwijzingen geven, de opzet
en structuur van de bundels bespreken, en onze verwachting voor de volgende ronde
experimenten aangeven.
2. Het microschaallaboratorium
Waarin het glaswerk en het verwarmingsapparaat worden besproken, en aangegeven wordt
welke materialen verder nodig zijn om een microschaallaboratorium in te richten.
3. Technische tips: handleiding glaswerk
Waarin we een handleiding geven voor het werken op microschaal. Er zijn namelijk een
paar punten anders dan bij het werken op de (tot nu toe) gebruikelijke schaal.
4. Overzicht gebruikte literatuur
5. Aanwijzingen bij de leerlingenteksten
6. Leerlingenteksten
Waarin de integrale teksten zoals in de leerlingenbundels zijn opgenomen.
i
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

We hopen dat u net zo gefascineerd zult raken door het werken op microschaal als wij
zijn, en het project Microschaalexperimenten kan uitgroeien tot een Nederlands Microschaal
Chemie Centrum.
Uw op- en aanmerkingen zijn altijd welkom via de post:
Stichting MicroC 3 hem
Nieuwe Achtergracht 129
1018 WS Amsterdam
Via de elektronische media:
E-mail: micro@chem.uva.nl
www.chem.uva.nl/chemeduc/microschaal.html
Of mondeling tijdens de nascholingscursussen en de later te organiseren gebruikersdagen.
Veel plezier!
Amsterdam, april 1997
De samenstellers.
© 1997 Stichting MicroC 3 hem
Eerste druk, april 1997
Tweede druk, december 1997
Derde druk, juli 1999
D E VOORSCHRIFTEN VOOR DE EXPERIMENTEN ZIJN MET DE GROOTSTE ZORG
SAMENGESTELD. DE BESCHREVEN EXPERIMENTEN ZIJN MEERMAALS UITGEVOERD,
ZOWEL DOOR DE AUTEURS ALS DOOR LEERLINGEN IN EEN GROEP PILOT-SCHOLEN.
DAARNAAST ZIJN VERKORTE VERSIES VAN DE EXPERIMENTEN TIJDENS VOORLICHTINGS-
BIJEENKOMSTEN DOOR DOCENTEN EN TOA’S UITGEVOERD. DESONDANKS ZIJN DE
SAMENSTELLERS OF DE STICHTING MICROC3HEM NIET AANSPRAKELIJK VOOR EVEN-
TUELE (DRUK)FOUTEN EN TEKORTKOMINGEN IN DE TEKST OF VOOR DE DAARUIT
VOORTVLOEIENDE GEVOLGEN EN EVENTUELE SCHADE.
ii
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Toelichting
1. Achtergrond
Microschaalexperimenten
Het idee achter microschaalexperimenten is simpel: voer de gebruikelijke experimenten
uit op kleinere schaal en bespaar op chemicaliën. Het werken op kleinere schaal dan de
gebruikelijke laboratoriumschaal heeft een aantal voor de hand liggende voordelen:
de hoeveelheden chemicaliën zijn klein (in de orde van tien tot honderd milligram, en
van ééntiende tot enkele milliliters) en daardoor werkt het kostenbesparend en zijn de
experimenten minder milieubelastend;
het werken op microschaal is veiliger, waardoor leerlingen zelfstandig experimenten
kunnen uitvoeren;
koelen en opwarmen verloopt in microschaalglaswerk veel sneller. Daardoor kunnen
experimenten in korte tijd worden uitgevoerd en is waterkoeling in de praktijk zelden
nodig.
De grote winst die geboekt wordt met microschaalexperimenten is dat door de veiligheid,
de snelheid en de kostenbesparing veel meer experimenten door leerlingen zelf uitgevoerd
kunnen worden. Dat geldt ook voor experimenten op het gebied van de organische scheikunde,
die in de leerboeken stiefmoederlijk is bedeeld met leerlingenproeven. Organische
syntheses komen nu beschikbaar voor de bovenbouw havo en vwo. Bovendien is het
werken op microschaal uitermate geschikt voor het ‘studiehuis’, waar leerlingen zelfstandiger
dan nu practicum zullen doen en waar het klassikale practicum wellicht zal gaan
verdwijnen.
De motor achter de sterk groeiende belangstelling voor het werken op microschaal werd
gevormd door de strenge milieuwetgeving en de explosief gestegen kosten voor afvoer en
verwerking van chemisch afval in de Verenigde Staten. De moderne microschaalexperimenten
werden daar aanvankelijk ontwikkeld voor de universitaire propedeuse, maar
vinden tegenwoordig steeds vaker toepassing in hogere beroepsopleidingen, het voortgezet
onderwijs en waar dat mogelijk is zelfs in industriële laboratoria. In korte tijd
verschenen verschillende practicumhandleidingen over microschaalexperimenten, en kwamen
fabrikanten van glaswerk met speciaal glaswerk op microschaal op de markt.
Geleidelijk aan dringt het werken op microschaal over de gehele wereld in alle geledingen
van het scheikunde-onderwijs door. In de Verenigde Staten bestaat een ‘National Microscale
Chemistry Center’ (NMC 2 ), dat onder leiding van Ronald Pike flink aan de weg
timmert met cursussen en studieboeken. In de Journal of Chemical Education verschijnt
sinds 1989 onder redactie van Arden P. Zipp een aparte rubriek ‘The Microscale
Laboratory’, met vooral proeven voor het tertiair onderwijs.
De microschaalexperimenten vonden hun weg naar Europa. In Engeland kwam Stephen
W. Breuer met een serie experimenten op microschaal, en in Duitsland werd onder leiding
van Michael Schallies gewerkt aan voorschriften voor het mooie, maar dure Minilabor
van BASF.
In het project ‘Microschaalexperimenten’, dat wordt uitgevoerd door de Universiteit van
1-1
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
1

Amsterdam en de Stichting C 3 , is gekozen voor een aanpassing van een glaswerkset van
Kontes. Deze set is ontwikkeld door Kenneth L. Williamson van het Mount Holyoke
College in South Hadley, Massachusetts, USA. Deze glaswerkset is om een aantal
redenen zeer geschikt voor gebruik op havo/vwo-scholen.
er wordt gebruik gemaakt van kunststof verbindingsstukken, die goedkoop zijn,
gasdicht afsluiten en eenvoudig zijn in het gebruik.
het glaswerk is praktisch onbreekbaar.
de meeste onderdelen zijn multi-functioneel.
vrijwel alle technieken zijn met de set uitvoerbaar, waaronder destillatie (zowel een
enkelvoudige, gefractioneerde, stoom-, als vacuümdestillatie), kolomchromatografie,
en extractie.
de set is vergeleken met andere, vergelijkbare microglaswerksets goedkoop door het
ontbreken van slijpstukken of schroefkoppelingen.
Verder hebben we speciaal een verwarmingsapparaat ontwikkeld (een soldeerbout met een
aluminium blok dat als zandbad dient) dat goedkoop is en dat binnen enkele minuten op
temperatuur is.
2. Gebruiksmogelijkheden
Onze verwachting is dat het werken op microschaal een steeds grotere rol krijgt in het
Nederlands voortgezet onderwijs. Kostenbesparing en het verminderen van gevaar en
milieubelasting maken het mogelijk dat leerlingen zelfstandiger en meer praktisch werk
kunenn verrichten. Naast het project Microschaalexperimenten zijn er op dit moment in
ons land twee andere, kleinschaliger initiatieven: Arne Mast van de Vrije Universiteit in
Amsterdam met zijn ‘Scheikunde in druppels’, en de reageerbuisproeven met de buisjesplaat
van Aonne Kerkstra en Frans Killian van de ISW in Naaldwijk. Deze initiatieven
richten zich vooral op het zoutenpracticum.
Tot nu toe blijven de schoolboeken achter: er is voor het voortgezet onderwijs nog geen
schoolboek met proeven op microschaal. In het project wordt daarom gestreefd naar drie
soorten experimenten:
experimenten die direct als vervanging op microschaal van bestaande schoolboekproeven
kunnen worden ingezet.
experimenten die aansluiten op de schoolboeken, maar daar niet in voorkomen.
Reden daarvoor kan zijn dat de uitvoering op de gebruikelijke schaal te riskant of te
duur is.
experimenten komen die door hun uitgebreidheid goed zouden passen in het zelfstandig
onderzoek dat de leerlingen in de vernieuwde tweede fase uitvoeren.
Met de invoering van de vernieuwde tweede fase zal de nadruk op de laatste soort
experimenten komen te liggen. Voorafgaand daaraan is het belangrijk dat de proeven
ingepast kunnen worden in de huidige lespraktijk. Bij de experimenten in deze bundel
staat steeds aangegeven hoe zij passen bij Chemie en Chemie overal. In sommige gevallen
gaat het om een microschaalversie van een bestaande proef uit het ene boek, en is
het een aanvulling op het andere boek. Om te voorkomen dat een voorschrift onbruikbaar
is door het ontbreken van de context van het schoolboek, worden alle experimenten apart
ingeleid en voorzien van vragen. Die vragen zijn zo geformuleerd dat de experimenten
enigszins een probleemstellend karakter hebben. In de aanwijzingen voor de docent zijn
mogelijkheden tot uitbreiding aangegeven, die dat karakter verder versterken.
1-2
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

3. Organisatorische aanwijzingen
Het is onze bedoeling dat de beschreven experimenten in koppels worden uitgevoerd; per
set glaswerk worden daarom twee leerlingenbundels geleverd. Om tijdens een klassikaal
practicum onnodig geloop te vermijden, verdient het aanbeveling om per koppel ook een
setje chemicaliën te verstrekken.
Omdat bij de start van dit project nog maar weinig ervaring is opgedaan met het beheer
van de sets, zijn suggesties daartoe moeilijk te geven. De situatie kan per school aanzienlijk
verschillen. Zo heeft de ene school de beschikking over slechts een of enkele sets,
terwijl de andere school genoeg sets heeft om klassikaal te werken. In dat laatste geval
zal de controle op het schoonhouden, op breuk of zelfs diefstal van het glaswerk moeilijker
zijn.
We stellen ons wel voor, en zeker in het ‘studiehuis’, dat een koppel verantwoordelijk is
voor de set. De sets kunnen daartoe genummerd worden. Ook kan de wijze waarop leerlingen
met de set omgaan een rol spelen bij de beoordeling. De examenprogramma’s
voor havo en vwo bieden daar de mogelijkheid toe:
“De kandidaat kan
23 gebruik maken van stoffen, instrumenten en apparaten voor het in de praktijk
uitvoeren van experimenten (…)
27 verantwoord omgaan met stoffen, instrumenten en organismen (…)”
De leerlingenbundels bevatten alle beschikbare experimenten. Het losbladige systeem kan
voortdurend uitgebreid worden, niet alleen met de voorschriften die nog door het project
worden ontwikkeld, maar ook met voorschriften die u zelf opstelt of van uw collega’s
krijgt, die in toekomstige microschaalwerkgroepen worden bedacht of in de literatuur verschijnen.
U kan er voor kiezen om de leerlingen de complete bundel ter hand te stellen, zodat ze
terug kunnen bladeren naar het algemene deel voorin in de bundel. U kan ook de benodigde
bladzijden, eventueel verpakt in een kunststof mapje, uitdelen. In dat laatste
geval is het bij een groter aantal sets misschien handig om de mappen opnieuw te ordenen.
Alle kopieën van een voorschrift, of alle voorschriften van een categorie krijgen dan
hun eigen map.
4. Opzet van de leerlingenbundel
De leerlingenbundel bevat een algemeen deel (kennismaken met het glaswerk, oefeningen
met het verwarmingsapparaat, veiligheidsaanwijzingen enzovoorts) en een aantal voorschriften
voor basishandelingen en experimenten, geordend in een aantal categorieën.
Op dit moment zijn dat de categorieën:
A algemeen
B scheidingsmethoden
C eigenschappen van stoffen
D eigenschappen van reacties
E syntheses
F isolatie van natuurstoffen
G hergebruik
1-3
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

De experimenten zijn binnen een categorie doorlopend genummerd, en hebben elk een
titel.
De eerste serie experimenten hebben betrekking op de categoriën A tot en met E. De
bundel bevat ook een tabel met de gebruikte chemicaliën en hun verschillende namen, de
formule, moleculaire massa, fysische eigenschappen, en de R- en S-zinnen.
De tweede serie zal betrekking hebben op de categoriën E tot en met G. Voor een verdere
uitbreiding vinden we het belangrijk om te luisteren naar de wensen van de gebruikers
van de bundel. De gebruikers zijn immers deelnemers aan het project Microschaalexperimenten.
We hopen op reacties uit het veld, via de nascholingsbijeenkomsten, via
de telefoon, schriftelijk, via Internet of via ChemNet.
5. Structuur en opzet van de
voorschriften
5.1 Leerlingenteksten
De experimenten zijn in de leerlingenteksten en de docententoelichting telkens volgens
een vast stramien beschreven. De leerlingenteksten omvatten de volgende onderdelen:
titel
inleiding
De inleiding bevat een introductie op het experiment (wat gaan we doen?) en daarnaast
informatie die noodzakelijk is om het experiment uit te voeren en de vragen te beantwoorden.
Soms wordt ook aanvullende informatie gegeven die het experiment verlevendigen,
bijvoorbeeld over het praktijkgebruik van de stoffen waarmee in het experiment
wordt gewerkt.
vragen
De vragen voor de leerlingen vormen de rode draad van het experiment. De vragen voorafgaand
aan het voorschrift hebben een verhelderende en bewustmakende functie, zodat de
leerlingen geïnformeerd aan het experiment kunnen beginnen. Het ordenen en verwerken
van de resultaten en het trekken van conclusies geschiedt eveneens aan de hand van
vragen.
benodigdheden
Hier worden de benodigde chemicaliën en het benodigde glaswerk opgesomd. Andere
attributen, die in ieder scheikundelokaal aanwezig zijn, zoals statieven of reageerbuisrekjes,
worden hier niet genoemd.
gevaren en milieu
Belangrijk is te realiseren dat bij het werken op microschaal de gevaren van chemicaliën
van een andere orde zijn dan bij experimenten op de traditionele schaal. Daardoor komen
er ook meer experimenten beschikbaar als leerlingexperiment. Naar onze mening dient
om deze reden een herwaardering plaats te vinden van de chemicaliën die op scholen
gebruikt kunnen worden. Niettemin dient er netjes en zorgvuldig gewerkt te worden door
de leerlingen. Wij gaan er vanuit dat de ‘normale’ veiligheidsmaatregelen worden toegepast
(zoals veiligheidsbril en labjas).
In de leerlingenhandleiding zijn de gevaren kort aangegeven. Voor uitgebreidere
informatie kunnen leerlingen te rade gaan bij de bekende bronnen (Chemiekaarten of de
1-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

undel Veilig practicum). De korte aanduidingen die wij hebben gekozen hebben betrekking
op de categorieën: giftigheid; corrosiviteit; brandbaarheid; en reactiviteit.
Wij baseren onze informatie op de Chemiekaarten, de bundel Veilig practicum, Binas en
de R- en S-zinnen, die in verschillende bronnen te vinden zijn.
voorschrift
De handelingen worden puntgewijs (➀, ➁ , ➂, etc.) en in chronologische volgorde
vermeld. We verwachten dat de leerlingen bij de voorbereiding het totale voorschrift doornemen.
Tijdens de uitvoering van het experiment dient de gehele tekst van elke stap weer
opnieuw doorgelezen te worden, en kunnen de leerlingen de punten een voor een afwerken.
opruimen
Hier geven wij aanwijzingen voor het verwijderen van het chemisch afval. We onderscheiden
drie soorten afval dat in een speciaal vat moet worden gedeponeerd: zware
metalen (ZM), halogeenhoudend organisch afval (HOS) en overig organisch afval (OOS).
U dient ervoor te zorgen dat die afvalvaten aanwezig zijn. Daarnaast wordt aangegeven of
het afval door de gootsteen kan worden gespoeld, in de vuilnisbak gegooid of gerecycled
(✃) kan worden.
verslag
Er is bewust voor gekozen om geen aanwijzingen te geven voor de rapportage over het
experiment. U moet zelf beslissen of u leerlingen een verslag laat maken. Daarnaast heeft
iedere school of docent zijn eigen criteria voor het schrijven van verslagen.
5.2 Aanwijzingen bij de leerlingenteksten
Hier treft u de docentenhandleiding per experiment aan. Deze aanwijzingen volgen in
grote lijnen de opzet van de leerlingentekst.
titel
Gelijk aan die van de leerlingentekst.
inleiding
Hier wordt informatie gegeven over het doel van een experiment en over de gekozen
opzet. Indien nodig wordt deze opzet nader gemotiveerd.
examenprogramma
Hier worden de eindtermen in het havo- en vwo-programma genoemd, waar dit
experiment een bijdrage aan levert. We verwijzen naar de eindtermen aan de hand van de
letter van het domein en de doorlopende nummering zoals gebruikt in de examenprogramma’s.
Bovendien citeren we de tekst van de eindterm. Een verwijzing ziet er dus
uit als: A.1: “de kandidaat kan zowel mondeling als schriftelijk correct formuleren”. De
tekst hebben we ontleend aan de Voorlichtingsbrochure havo/vwo van de SLO.
boeken
Er wordt verwezen naar de bij het experiment behorende tekst in Chemie en Chemie
overal. Soms is het beschreven microschaalexperiment een vervanging van een docentenof
leerlingenproef in deze boeken. In dat geval wordt het nummer van de betreffende proef
in de docentenhandleiding genoemd. Ook kan het microschaalexperiment een aanvulling
zijn op het boek als daarin geen experimenten bij de leerstof zijn opgenomen.
1-5
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

enodigde tijd
Hoewel we ons realiseren dat er steeds minder scholen zijn die werken met de
gebruikelijke lesuren van 50 minuten, hebben wij de benodige tijd voor de uitvoering
van een experiment (exclusief voorbereiding en uitwerking) opgegeven in het aantal
lesuren van 50 minuten. Het gaat daarbij uiteraard om een schatting.
uitbreidingen
Bij een aantal experimenten zijn suggesties voor uitbreidende experimenten opgenomen.
Meestal zijn deze experimenten analoog aan het hoofdexperiment. Het is dan goed
mogelijk om het hoofdexperiment en de uitbreidingen te verdelen over verschillende
groepjes leerlingen. De uitbreidende experimenten zijn niet zo grondig door ons uitgetest
als het hoofdexperiment.
opmerkingen
Hier wordt voor docenten nuttige achtergrondinformatie gegeven.
antwoorden op de vragen
Hier staan antwoorden op de vragen uit de leerlingenhandleiding vermeld.
literatuur
Verwezen wordt naar de bronnen, waaruit het experiment afkomstig is of boeken waarin
meer over het experiment te vinden is.
6. Nomenclatuur
“Nu is de scheikunde niet volgroeid ter wereld gekomen zoals Pallas Athene, maar
moeizaam door de proeven en geduldige maar blinde vergissingen van drie generaties
chemici die verschillende talen spraken en onderling veelal uitsluitend schriftelijk contact
hadden; daarom heeft de scheikunde in de vorige eeuw vaste vorm gekregen te midden van
een geweldige spraakverwarring, waarvan de resten in de moderne scheikunde blijven
voortbestaan.”
Primo Levi: De spiegelmaker, Amsterdam: Meulenhoff (1991)
Voor de naamgeving van organische stoffen is, overeenkomstig de eindtermen C.39 en
C.41 (havo) en C.58, C.59 en C.61 (vwo), in de eerste plaats gekozen voor het gebruik
van de systematische namen. Daarbij volgen we de IUPAC-regels uit 1979. Deze regels
geven de voorkeur aan de substitutieve nomenclatuur (zoals ‘methanol’), boven de
radicofunctionele nomenclatuur (zoals ‘methylalcohol’), maar sluiten die laatste niet uit.
De IUPAC-regels behouden ook veel triviale namen, zoals ‘fenol’ en ‘tolueen’. Het vwoexamenprogramma
noemt echter expliciet ‘benzenol’ (vwo C.61). Ondanks aan te voeren
bezwaren zullen wij zoveel mogelijk proberen de substitutieve nomenclatuur te volgen
om aan te sluiten bij de schoolpraktijk.
Omdat de examenprogramma’s in de eindtermen C.42 (havo) en C.62 (vwo)
voorschrijven dat de kandidaat kan “aangeven dat stoffen naast systematische namen ook
triviale namen hebben en deze naast elkaar gebruiken”, worden ook telkens de triviale
namen genoemd. De triviale namen worden immers nog volop gehanteerd in
tabellenboeken, in catalogi en in het dagelijks leven. In een aparte tabel staan alle
gebruikte chemicaliën met hun systematische en triviale namen. In die tabel staan ook de
R- en S-zinnen, en fysische eigenschappen als dichtheid, smeltpunt en kookpunt.
1-6
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Het microschaal
laboratorium 2
De inrichting van een microschaal laboratorium zal u weinig problemen opleveren. In de
set vindt u het microschaal glaswerk, de verwarmingsapparaten kunnen op het stopcontact
aangesloten worden, en het laboratorium is in principe klaar. Natuurlijk zijn er
nog wat andere materialen nodig, zoals statieven, maar de meeste daarvan zijn waarschijnlijk
al aanwezig. De grootste aanpassing zal het ompakken van chemicaliën zijn.
Glazen potjes van 20 ml zijn een goed bruikbare maat. Meestal kunnen ze worden afgesloten
met een schroefdeksel, maar voor vluchtige of stinkende vloeistoffen is een passend
septum een uitkomst. Onderstaand een overzicht van de inrichting van een microschaal
laboratorium.
1. Glaswerk
Het koffertje bevat het volgende glaswerk:
S
O2
O1
N
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
ml
M
E1 E2 E3+4
C
A
H
J
R
V
R
F
G
H
L
Tussen haakjes staan de Engelse namen, met daarachter het aantal in het koffertje.
A. T-stuk (connecting adapter) 1
B. afzuigring (filter adapter) 1
C. thermometermanchet (thermometer adapter) 1
D. centrifugebuis, 15 ml, met deksel (centrifuge tube, 15 mL) 1
E. chromatografiekolom (chromatography column) 1
E 1 . vultrechter (funnel) 1
E 2 . glazen kolom (chromatography column glass) 1
E 3 . büchnertrechter (luer tip) 1
2-1
D2
D1
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
K
I
B
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
H
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
P
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
T
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
Q

E 4 . filterschijf (polyethylene disc) 1
In de leerlingentekst worden E 3 en E 4 samen ‘filtertip’ genoemd
F. kraantje (one way stopcock) 1
G. staafje (support rod) 1
H. verbindingsstuk (connector) 3
I. destillatiekolom, terugvloeikoeler (distillation column, air condensor, gas collection
tube) 1
J. destillatieopzet (distillation head) 1
K. korthalskolf, 5 ml (short neck flask, 5 mL) 1
L. langhalskolf, 5 ml (long neck flask, 5 mL) 1
M. erlenmeyer, 10 ml (erlenmeyer flask, 10 mL) 3
N. afzuigerlenmeyer, 25 ml (filter flask, 25 mL) 1
O 1 . hirschtrechter (hirsch funnel) 1
O 2 . filterschijf (polyethylene frit) 1
In de leerlingentekst worden O 1 en O 2 samen ‘filtertrechter’ genoemd
P. reageerbuisje, 10 × 100 mm (reaction tube, 10 × 100 mm) 5
Q. spatel (spatula) 1
R. septum (sleeve stopper, rubber septum) 2
S. injectiespuit, 1 ml (syringe, 1mL) 1
T. slang (tubing, polyethylene) 60 cm
V. roermagneet (stirr bar) 1
Daarnaast is aan de set toegevoegd:
dikke injectienaald, stomp (needle, 18 Gauge, blunt end) 1
dunne injectienaald, stomp (needle, 22 Gauge, blunt end) 1
injectiespuit, 3 ml (syringe, 3mL) 1
thermometer, -10°C - +250°C, kwikvrij (thermometer, -10°C - +250°C, non
mercury) 1
2. Verwarmingsapparaat
Als warmtebron wordt geen gasvlam, maar een elektrisch verwarmingsapparaat gebruikt.
De basis daarvan bestaat uit een 60 Watt soldeerbout. Hoewel het een erg eenvoudig
apparaat is, is het zeer effectief. Gebruikers van duurdere verwarmingsapparaten zijn
verrast door de snelheid, die veel hoger is dan bij de traditionele elektrische zandbaden. Op
vol vermogen heeft het zandbad na ruim vier minuten een temperatuur van 100°C, na
zeven minuten 150°C en na elf minuten 200°C. Na een half uur is een temperatuur van
300°C bereikt. U hoeft overigens niet bang te zijn voor een te groot stroomgebruik: op
een tot 16 Ampère gezekerde groep kunnen 64 verwarmingsapparaten worden
aangesloten.
Het verwarmingsapparaat bestaat uit vier onderdelen:
A. een aluminium blok waar zand in zit (het ‘zandbad’),
B. een metalen schacht die met een mannetje aan een statief wordt bevestigd,
C. een handvat, en
D. een snoer met dimmer.
2-2
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

A B C
D
2
➣Pas op!
De metalen schacht en het aluminium blok worden bij gebruik zeer heet! U kunt er lelijk
uw vingers aan branden!
Het is het veiligst om het verwarmingsapparaat zo laag mogelijk aan het statief te
bevestigen. Daartoe is een dubbelklem (‘mannetje’) bijgeleverd. Aan de kant die op de
metalen schacht wordt bevestigd, is de vleugelschroef vervangen door een inbusbout.
dimmer
Het verwarmingsapparaat kan met de dimmer worden geregeld. In stand 0 is het apparaat
uitgeschakeld, in stand 9 staat het op vol vermogen. Als de gewenste temperatuur bereikt
is kan de dimmer zo ver worden teruggedraaid dat die temperatuur constant blijft.
In het leerlingenmateriaal zijn oefeningen met het verwarmingsapparaat opgenomen.
zand
Als zand kan kwartszand, zilverzand of zeezand worden gebruikt. Belangrijk is dat het
zand fijnkorrelig en schoon is. Per zandbadje is ongeveer 13 gram nodig.
Aan het eind van een les kunnen de verwarmingsapparaten met hun mannetje aan één
statief worden bevestigd. Eventueel kan het hete zand in een leeg conservenblik worden
verzameld. Aan dat statief kunnen ze dan op een veilige plaats afkoelen.
gebruik met roermotor
Door de geringe hoogte kan het verwarmingsapparaat zonder probleem in combinatie met
een magneetroerder worden gebruikt.
2-3
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

3. Materiaal nodig naast het
microschaalglaswerk
Het koffertje en het verwarmingsapparaat vormen de kern van het microschaallaboratorium.
Er zijn echter nog chemicaliën en andere attributen nodig om het geheel
compleet te maken.
Sommig materiaal is volgens ons echt nodig, ander materiaal is vooral handig om
beschikbaar te hebben.
Nodig
✓ Afvalvaten (OOS, HOS, ZM, OAS, prullenbak)
✓ Electronische bovenweger (nauwkeurig tot op 1 mg)
✓ Kooksteentjes
✓ Pasteurpipetten met speentje
✓ Scherpe injectienaalden met luer-huls, 22 Gauge
✓ Spuitfles met demi-water
✓ Spuitfles met spoelaceton
✓ Statieven met mannetje
✓ Stopcontacten, 240V, randaarde
✓ Veiligheidsbrillen
Handig
✓ Aluminiumfolie
✓ Filterrondjes passend in de filtertrechter (Ø 14 mm) en de filtertip (Ø 6,3 mm)
✓ Glasdroogstoof
✓ Heteluchtpistool of verfschroeier
✓ Kleine kurkjes (passend op Ø 8 mm)
✓ Kleine horlogeglaasjes
✓ Kleine bekerglaasjes (25 ml en 100 ml)
✓ Kookstokjes (geprepareerde satéprikkers)
✓ Maatkolven 25 ml
✓ Magneetroerders
✓ Metaaldraad
✓ Metaalspons (roestvrijstalen pannenspons)
✓ Moleculaire zeven (molsieve)
✓ Papieren handdoekrollen of tissues
✓ Perslucht (een luchtbedpomp voldoet ook)
✓ Pijpenragers
✓ Reageerbuisrekjes of houten blokjes met uitsparingen voor kolfjes (Ø 27 mm) en
voor reageerbuisjes (Ø 10 mm)
✓ Statiefklemmen
✓ Voorraadflesjes, met septum of schroefdop (20 ml)
✓ Waterstraalpomp
2-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Technische tips
Handleiding
microschaalglaswerk
1. Vooraf
Het microschaalglaswerk dat in het project Microschaalexperimenten wordt gebruikt, is
ontworpen door Kenneth L. Williamson van het Mount Holyoke College in South
Hadley, Massachusetts. Het wordt onder de merknaam Microflex® geproduceerd door de
firma Kontes. Kontes duidt de set in de catalogus aan als ‘The Williamson Microscale
Kit’. Wij zullen praten over ‘het microschaalglaswerk’ of over ‘de set’. Williamson heeft
een practicumboek organische scheikunde geschreven, waarin hij gebruik maakt van dit
glaswerk: Macroscale and Microscale Organic Experiments. Onder meer op basis van dit
werk wordt sinds het eind van de jaren tachtig aan de Universiteit van Amsterdam door
Ed de Waard een practicum organische scheikunde verzorgd. De kosten van glasbreuk
liepen daardoor terug naar 15% van het oude bedrag. De Waard zag de voordelen van het
werken op microschaal voor het voortgezet onderwijs, en nam het initiatief tot het
project Microschaalexperimenten. Ten behoeve van zijn practicumassistenten schreef hij
in overleg met Williamson een serie technische tips voor de gebruiker van het
microschaalglaswerk. In dit hoofdstuk vindt u een aangepaste versie van die handleiding.
Bij microschaalexperimenten worden enkele tientallen milligrammen chemicaliën in
enkele milliliters oplosmiddel gebruikt. De naam milli-experimenten zou dus eigenlijk
juister zijn. Voor het succesvol uitvoeren van microschaalexperimenten kan echter niet
worden volstaan met het verkleinen van de hoeveelheden stof van goed werkende
practicumvoorschriften. Bij het neerschalen moet terdege rekening worden gehouden met
de invloed van de verhoogde verhouding tussen oppervlak en massa op de reactietemperatuur.
Dit, maar ook het verliesarm manipuleren van kleine hoeveelheden chemicaliën,
vereist een aantal aanpassingen in de gebruikelijke laboratoriumtechnieken. Deze
aanpassingen zijn in geen enkel opzicht spectaculair; ze dragen meer het karakter van:
“O, doe je dat zo; dat moet je maar net weten”. Deze handleiding wil daar een wegwijzer
in zijn.
3-1
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
3

2. Inhoud
3. Algemene tips (3-3)
3.1 Monteren en demonteren met kunststof verbindingsstukken (3-3)
3.2 Ophanging van opstellingen (3-5)
3.3 Naalden (3-5)
3.4 Levensduur van (kunststof)onderdelen (3-8)
3.5 Meten en wegen (3-9)
3.6 Roeren en mengen (3-11)
3.7 Het verwijderen van roermagneetjes (3-12)
3.8 Verwarmen in een zandbad (3-12)
3.9 Heteluchtpistool of verfschroeier (3-14)
3.10 Schoonmaken (3-14)
4. Typische microschaaltechnieken (3-16)
4.1 Filtreren (3-16)
4.2 Kristalliseren (3-19)
4.3 Sublimeren onder atmosferische druk (3-19)
4.4 Kolomchromatografie (3-21)
4.5 Scheitrechterfunctie (3-22)
4.6 Drogen van oplossingen (3-23)
4.7 Ontkleuring met actieve kool (3-23)
4.8 Indampen en afdampen (3-23)
4.9 Koken en refluxen (3-24)
4.10 Koelen (3-25)
4.11 Destilleren (3-26)
4.12 Droog werken (3-28)
3-2
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

3. Algemene tips
3.1 Monteren en demonteren met kunststof
verbindingsstukken
Gebruik bij het monteren van de kunststof verbindingen geen vet of olie. Neem in elke
hand een onderdeel stevig tussen duim en wijsvinger, zo dicht mogelijk bij het te monteren
buiseinde. Druk het buiseinde een beetje schuin in het verbindingsstuk, terwijl de
knokkels van de wijsvingers tegen elkaar steunen. Zet het onderdeel vervolgens recht en
draai het ter controle even rond om te voelen of de glasrand goed in de kunststofzitting
sluit.
Het tweede glasonderdeel wordt op dezelfde manier in het nog vrije einde gedrukt.
Voorkom dat de glasranden van van de buiseinden tegen elkaar knarsen: draai de buiseinden
in de kunststofzittng niet te dicht naar elkaar toe!
Het demonteren gebeurt met een gecombineerde trekkende en buigende beweging. Steun
de duimen tegen elkaar om te vermijden dat de glasrandjes binnen in het verbindingsstuk
tegen elkaar kunnen knarsen.
KKNNAARRSS!!
Het is een goede gewoonte direct na het demonteren de kunststofonderdelen met enkele
druppels van een geschikt gekozen oplosmiddel schoon te maken.
thermometermanchet en thermometer
Vóór het aanbrengen van een thermometer moet altijd eerst voorzichtig worden gepast of
het glaswerk nergens klem kan lopen en of een eventueel benodigde naald nog wel naast
de thermometer in het buiseinde past!
Het manchet heeft een binnendiameter van 6 mm. De bijgeleverde thermometer past daar
uiteraard in, maar andere thermometers of een thermokoppel mogen niet veel dikker dan
7 mm zijn.
3-3
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Druk de thermometermanchet als éérste op het buiseinde. Draai hem ter controle even
rond om te voelen of de glasrand goed in de kunststofzitting sluit. Schuif pas daarna de
thermometer met korte stukjes tegelijk naar binnen.
Bij nieuwe manchetten gaat dit soms erg zwaar. De verleiding is daarom groot om dan
maar een smeermiddel (vaseline of glycerine) op de thermometer te gebruiken. Vergeet
echter niet dat er dan al heel gauw meer dan een milligram van het smeermiddel in het
reactiemengsel terecht kan komen. Dat is niet altijd zonder gevolgen voor het reactieverloop.
0.75
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Voor het verwijderen van een thermometer worden de handelingen exact omgekeerd. Eerst
de thermometer eruit; korte stukjes tegelijk, dicht bij de manchet vastgehouden!
aanbrengen van een septum
Zet het opengevouwen septum met de smalle kant in het buiseinde. Houd het glaswerk
in de rechterhand, en buig met de wijsvinger van de linkerhand de slappe septummanchet
naar beneden over de buisrand. Neem het geheel in de linkerhand over. Trek de bovenrand
van het septum nu tussen duim en wijsvinger van de vrije hand in de richting van de pijl
over het buiseinde.
3-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
4.5
4.0
3.5
3.5
3.0
3.0
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.75
0.75 0.5
Voor het verwijderen van een septum kan de slappe manchetrand in één hand met de duim
omhoog worden gewreven. Het is niet onverstandig om de wijsvinger van de vrije hand
daarbij boven het septum te houden. Nieuwe, erg veerkrachtige, septa willen nog wel
eens wegspringen en aan de onderkant zit vaak nog een restant reactiemengsel.
Het is een goede gewoonte direct na het demonteren het septum met enkele druppels van
een geschikt gekozen oplosmiddel schoon te maken.
3.2 Ophanging van opstellingen
Het microschaalglaswerk is ontworpen voor éénpunts-statiefophanging door middel van
het verbindingsstuk met het bijbehorende staafje. Het staafje is vrij dun. De mannetjes
voor statiefbevestiging moeten dus voldoende ver kunnen worden dichtgeschroefd.
Voor een stabiele ophanging moet het zwaartepunt van een opstelling altijd zo laag
mogelijk onder het ophangpunt komen. Als er een keuze is, moet de statiefophanging
dus altijd zo hoog mogelijk worden aangebracht. Bij opstellingen met een hoog uitstekende
thermometer moet de thermometer in een openstaand klemmetje worden gesteund.
Vooral de wat langer in gebruik zijnde verbindingsstukken verliezen wat van hun
veerkracht. Een topzware opstelling kan daardoor gemakkelijk omklappen.
Om branden van de vingers te voorkomen kan het verwarmingsapparaat het beste altijd
zo laag mogelijk aan het statief bevestigd blijven. Het is bij microschaalexperimenten
gebruikelijk de opstelling zelf hoger of lager aan het statief te hangen. Ook het gebruik
van schroeftafels voor het hoger of lager zetten van bijvoorbeeld een koelbad of magneetroerder
kan dus achterwege blijven en wordt afgeraden.
3.3 Naalden
De roestvrijstalen naalden zijn voorzien van een luer-huls zonder bajonetvergrendeling.
Deze huls klemt gas- en vloeistofdicht op de luer-kern van de injectiespuiten en op het
kraantje.
Bij het microglaswerk worden twee dikten RVS-naalden gebruikt: dunne naalden
(22 Gauge; 0,70 mm) en dikke naalden (18 Gauge; 1,25 mm). De dikke naalden worden
alleen gebruikt voor verbindingen met kunststof slangetjes. Septa worden sneller onbruikbaar
voor vacuüm afsluitingen door onnodig doorboren met dikke naalden.
3-5
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
4.5
4.0
3.5
3.5
3.0
3.0
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.75
0.75
0.5
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5

Voor alle andere toepassingen dan slangverbindingen wordt altijd de dunne (22 Gauge)
naald gebruikt.
De naalden zijn in twee uitvoeringen in de handel: scherp schuin afgesneden en stomp
loodrecht afgeslepen (‘blunt end’).
Deze stompe naalden maken septa sneller ongeschikt voor vacuüm-doeleinden. Bij de sets
zijn uit veiligheidsoverwegingen stompe naalden geleverd. In de Verenigde Staten zijn
scherpe naalden voor gebruik in het onderwijs zelfs verboden.
De scherpe naalden werken voor de meeste doeleinden echter gemakkelijker en hebben
minder slijtage van de septa tot gevolg. Voor enkele dubbeltjes zijn de dunne naalden bij
de apotheker verkrijgbaar; bij de groothandel betaalt u ongeveer een dubbeltje per naald
bij afname van honderd stuks.
ml
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
4.5
3.0
4.0
3.5
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
Het is zinloos om te proberen met een scherpe naald de laatste microliters vloeistof van
een glasbodem op te zuigen. Druk op de bodem resulteert slechts in een omgekrulde
naaldpunt. In de meeste gevallen kan de omgekrulde naaldpunt weer grotendeels worden
gefatsoeneerd door de naald tussen de stevig op elkaar geknepen duim en wijsvinger door
te trekken zodat de omgekrulde punt langs de duimnagel weer glad strijkt. De stompe
naalden zijn handiger voor het opzuigen van de laatste microliters vloeistof uit een
reactievat.
naald tussen manchet en thermometer
Wanneer een opening tussen verbindingsstuk en thermometer nodig is om in een
‘gesloten ‘ opstelling een luchtgaatje te maken, wordt altijd gebruik gemaakt van een dunne
naald (maat 22). De naald moet ter controle van tevoren samen met de thermometer in
het buiseinde zijn gepast!
Bij een scherpe naald wordt de schuine kant naar de thermometer toegekeerd, en ongeveer
evenwijdig aan de lengterichting van de thermometer gehouden. De naald wordt zover tussen
glas en manchet gestoken dat de punt onder de manchet zichtbaar wordt. Let hierbij
op dat de scherpe naaldpunt niet over de glasrand heen dwars door de manchet in de
vingers wordt geprikt.
3-6
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

4.0
3.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
4.0
3.5
Voor het tussensteken van een dunne stompe naald wordt de opstelling met manchet en
thermometer vlak onder de manchet tussen duim en middelvinger gehouden, terwijl met
de wijsvingernagel de rand van de manchet iets wordt opengesperd. De stompe naald
wordt dan met de vrije hand in de gemaakte opening gestoken.
gebruik van naalden en spuiten
Bij het opzuigen van vloeistoffen moet de plunjer nooit helemaal tot de uiterste stand
worden teruggetrokken. Er moet altijd voldoende ruimte overblijven om de vloeistof die
in de naald zit met de naald naar boven wijzend in de spuit te zuigen, met de bedoeling
om luchtbellen naar buiten te kunnen blazen.
De naalden passen weliswaar gas- en vloeistofdicht op de spuiten, maar kunnen er gemakkelijk
weer worden afgetrokken. Daarom moet een spuit/naald-combinatie na het opzuigen
van vloeistof altijd aan de naald-huls uit een septum o.i.d. worden getrokken.
Naalden en spuiten moeten na gebruik zo snel mogelijk worden schoongemaakt door
opzuigen van een beetje van een geschikt oplosmiddel (meestal aceton), weer leegspuiten
en droogblazen of beter nog droogzuigen. Resten oplossing leiden tot verstopping door
verdamping van het oplosmiddel; corrosieve anorganische zuren leiden tot roestvorming.
Voor het nagenoeg kwantitatief opzuigen van vloeistof uit een kolfje zijn de stompe
naalden het beste bruikbaar. Deze naalden zijn uiteraard minder handig voor het doorboren
van septa.
3-7
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
4.0
3.5

3.4 Levensduur van (kunststof)onderdelen
Het is een goede gewoonte alle onderdelen zo snel mogelijk na gebruik schoon te maken;
voor naalden en spuiten is dat een ‘must’!
Defecte, beschadigde, niet meer te reinigen of sterk geëtste onderdelen moeten eenvoudigweg
vervangen worden. De vervangingskosten zijn gering.
glasbreuk
De dikwandige glazen onderdelen zijn over het algemeen weinig breukgevoelig.
Er bestaat echter een verhoogde kans op breuk bij:
het terugveren van een stugge dikke rubbervacuümslang op de afzuigkolf als de kolf
wordt losgelaten (zet de kolf dus met een geschikte klem aan het statief vast)
het op verkeerde manier demonteren van de langere of gebogen buisonderdelen waarbij
het glas niet vlakbij het kunststof verbindingsstuk wordt vastgepakt
het gebruik van te dikke thermometers of glazen roerstaven die niet van tevoren even
gepast zijn
opschriften
De aan de buitenkant van glazen onderdelen aangebrachte rode opschriften kunnen onder
invloed van sommige chemicaliën verbleken.
kunststofonderdelen
De flexibele kunststofonderdelen kunnen na langdurig gebruik geleidelijk hun veerkracht
verliezen. Sommige chemicaliën en langdurig blootstellen aan hoge temperaturen versnellen
dit proces. Spoel de onderdelen daarom steeds schoon na gebruik. Er zijn ook
duurzamere, maar ook duurdere, Viton ® verbindingsstukken verkrijgbaar.
Ook het drogen in een te warme oven leidt tot versnelde veroudering van zachte kunststofonderdelen
en deformatie van harde kunststofonderdelen.
Septa kunnen met de scherpe dunne naalden veelvuldig worden doorboord voordat vervanging
noodzakelijk wordt. Het gebruik van dikke naalden en naalden met de recht afgeslepen
punt versnellen de slijtage.
naalden en spuiten
Naalden en spuiten moeten direct na gebruik door opzuigen van een beetje oplosmiddel
en weer leegspuiten worden gereinigd om verstopping of roestvorming te voorkomen
De sluiting van de plunjer in een spuit kan worden gecontroleerd door een wijsvinger
stevig op de spuitmond te drukken en de plunjer naar beneden te trekken. Bij een goed
werkende spuit moet de plunjer niet al te gemakkelijk weer terugveren en het geheel
moet een paar seconden aan de vinger blijven bengelen.
Wanneer de plunjer van een spuit ondanks schoonmaken te zwaar beweegt, of wanneer
een plunjer juist te veel speling heeft gekregen, kan de spuit na verwijdering van de
plunjer met een scherpe schaar worden doorgeknipt. Dergelijke afgedankte spuiten zijn
3-8
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

uitstekend bruikbaar voor vacuüm- of gasverbindingen tussen dikke slangen en de dunne
kunststofslang.
schuiminterieur
Onderdelen waarin of waaraan nog organisch oplosmiddel aanwezig is, moeten niet in het
schuiminterieur van de microset worden opgeborgen. Het schuimmateriaal is tegen de
meeste organische oplosmiddelen niet bestand!
3.5 Meten en wegen
Reacties op microschaal vragen soms een grote nauwkeurigheid. Een electronische
bovenweger (liefst met automatische tarreerinrichting) is daarom eigenlijk onmisbaar.
In de nauwkeurigheid moet goed onderscheid gemaakt worden tussen volumes oplosmiddel,
die doorgaans niet zo kritisch zijn, en reagentia die zo nauwkeurig mogelijk
moeten worden afgemeten of afgewogen.
oplosmiddelen
Oplosmiddelen kunnen voldoende nauwkeurig met het aanwezige volumetrische glaswerk
of met injectiespuiten worden afgemeten.
vaste reagentia
Afgewogen vaste, niet kleverige reagentia, kunnen vanuit een reageerbuisje met een paar
stevige tikken door de vultrechter in een rondbodemkolf gebracht worden.
4.5
3.5
4.0
vloeibare reagentia
Het afmeten van vloeibare reagentia met behulp van het bij de kit gebruikte volumetrische
materiaal zoals injectiespuiten of pipetten is doorgaans veel te onnauwkeurig.
Daarom worden eerst de benodigde hoeveelheden reagentia omgerekend van millimol in
milligram en in microliter.
3-9
3.0
2.0
2.5
1.0
0.75
1.5
0.5
0,6
0,7
0,4
0,5
0,2
0,3
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
0,1

Het benodigde volume van een van de reagentia wordt zo goed mogelijk benaderd door
opzuigen in de injectiespuit. Vervolgens wordt een klein gaaf kurkje op de naald
gestoken en het geheel gewogen. Na aflevering van de vloeistof wordt de lege kurk/
naald/spuit-combinatie gewogen. Daarna kan de spuit schoongemaakt worden. Deze
eerste hoeveelheid reagens (het verschil tussen beide wegingen) vormt het uitgangspunt
voor de berekening van de benodigde hoeveelheden van de andere reagentia.
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
ml
De hoeveelheid van het volgende reagens moet zo nauwkeurig mogelijk aangepast
worden aan de hoeveelheid van het eerste reagens. Daartoe wordt de volgende werkwijze
gevolgd. Omdat bij het leegspuiten van een injectiespuit altijd wat reagens achterblijft,
wordt dat ‘dode’ volume van de spuit/naald eerst volledig met vloeistof gevuld. Zuig
daartoe wat vloeistof op, tik de lucht eruit met de naald omhoog gestoken, en spuit de
injectiespuit leeg. De spuit kan nu met opgestoken kurkje op de balans gelegd worden
om te worden gewogen. Bij gebruik van een balans met automatische tarrering kan op
nul getarreerd worden. Alle vloeistof die daarna opgezogen wordt zal bij neerdrukken van
de plunjer worden afgeleverd. Het is nu dus zaak door voorzichtig opzuigen en leegspuiten
het geheel op de juiste massa te brengen en te zorgen dat geen nieuwe luchtbellen
ontstaan.
De volgorde waarin de chemicaliën het beste kunnen worden afgewogen wordt vaak
bepaald door de stabiliteit en de vluchtigheid. Het reagens dat het slechtst langdurige
manipulatie verdraagt wordt bij voorkeur het eerst afgewogen.
Soms ook zal een reagens, waarvan moeilijk een bepaalde massa is af te wegen, zo goed
mogelijk in de buurt van een streefgewicht moeten worden gebracht. Denk hierbij b.v.
aan magnesium krulletjes voor een Grignard-reactie. De afgewogen hoeveelheid daarvan
zal dan als uitgangspunt voor de berekening van de overige chemicaliën moeten worden
gebruikt.
Bij het afwegen van een niet-vluchtig vloeibaar reagens in open glaswerk kan een injectiespuit
met naald handig zijn om op de balans een teveel aan massa op te zuigen.
Een pareltje vloeistof aan de punt van een dunne naald (22 Gauge) dat afgestreken wordt
in de hals van het glaswerk kan een weging dan net weer op de vereiste nauwkeurigheid
brengen.
Hetzelfde resultaat kan met enige handigheid echter ook worden bereikt met pasteurpipet
en speentje.
opzuigen van zeer vluchtige vloeistoffen zonder morsen
Wanneer heel vluchtige vloeistoffen, zoals ether en aceton, in een spuit worden
opgezogen, zal de opgezogen vloeistof meestal weer volledig uit de spuit geperst worden
zodra de spuit in de hand wordt gehouden met de naald naar beneden. Dit gebeurt vrijwel
zeker als de spuit met de warme huid in contact komt.
Om dit morsen te vermijden moet de spuit direct na het opzuigen worden omgekeerd met
de naald naar boven terwijl na het omkeren de plunjer ver genoeg wordt teruggetrokken
om te zorgen dat er geen vloeistof meer in de naald zit. De plunjer mag daarom bij het
opzuigen nooit tot de uiterste stand worden teruggetrokken.
Alle eventuele luchtbelletjes worden met het bekende ‘verpleegsters-gebaar’ boven in de
spuit verzameld. De damp/lucht-bel wordt vervolgens heel secuur volledig naar buiten
3-10
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

geblazen totdat er een klein vloeistofpareltje op de naald begint te verschijnen.
De spuit kan nu veilig worden omgekeerd en er is voldoende tijd om een kurkje op de
naald te steken voor een eventueel gewenste nauwkeurige weging.
3.6 Roeren en mengen
Het roeren van homogene reactiemengsels is niet nodig. Maar op microschaal behoeven
ook heterogene reactiemengsels vrijwel nooit te worden geroerd; af en toe even schudden
geeft doorgaans hetzelfde resultaat. Roeren is alleen nodig in geval van heterogene
mengsels of om stoffen in oplossing te brengen.
in open kolfjes
Het roeren en mengen kan op vele manieren uitgevoerd worden. De voorkeursmethode zal
vooral afhangen van de eigenschappen van de gebruikte chemicaliën en de vorm van het
vat.
spatel
Roeren met de spatel in het reageerbuisje gaat het beste door het ronde midden-gedeelte
van de spatel tussen duim en wijsvinger heen en weer te rollen.
pasteurpipet
Een pasteurpipet met veerkrachtig speentje kan uitstekend worden gebruikt voor het mengen
in een reageerbuisje. De pipetpunt wordt hiertoe halverwege de vloeistof gehouden en
het speentje ritmisch ingeknepen en weer losgelaten.
schudden
Een andere methode is: het reageerbuisje met de wijsvinger op het buiseinde tussen duim
en wijsvinger van één hand klemmen en snel in de lengterichting van de buis heen en
weer schudden. Deze methode kan uiteraard alleen bij een ongevaarlijke inhoud van het
reageerbuisje worden gebruikt.
Het oplossen of mengen van ongevaarlijke, niet stinkende verbindingen in een
reageerbuisje kan ook heel effectief worden uitgevoerd door het buiseinde stevig tussen
duim en wijsvinger van de ene hand te klemmen en een vinger van de andere hand snel
langs de bodem van de buis te halen. De venijnige, verende beweging die dan ontstaat is
uiterst effectief.
Het is natuurlijk altijd beter eerst een septum op het buiseinde te zetten, vooral wanneer
er nauwkeurig bekende hoeveelheden in het reageerbuisje moeten blijven.
in gesloten kolfjes
Bij roeren in gesloten reageerbuisjes blijft uiteraard alleen het in de lengterichting schudden
tussen duim en wijsvinger van één hand en het magnetisch roeren met behulp van
het roermagneetje over.
Het roermagneetjes kan in een reageerbuisje rechtop roerend gebruikt worden en zorgt
voor uitstekende menging. Het eigen volume van het vrij grote roermagneetje kan echter
wel eens voor een iets te vol reageerbuisje zorgen. Het is dus zaak van te voren rekening
te houden met eventueel later nog toe te voegen chemicaliën.
Roermagneetjes die korter zijn dan de inwendige doorsnede van de reageerbuisjes (en dus
horizontaal roeren) hebben een te verwaarlozen eigen volume. Een nadeel is echter dat ze
erg gemakkelijk zoekraken buiten de kolfjes.
3-11
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

3.7 Het verwijderen van roermagneetjes
Het zonder stofverlies verwijderen van roermagneetjes uit een oplossing vereist enige
handigheid.
Roermagneetjes korter dan 7 mm roeren in horizontale stand in een reageerbuisje. Ze kunnen
het beste met een grote roermagneet langs de wand van het reageerbuisje omhoog
worden gesleept. Bijna bovenaan gekomen wordt het reageerbuisje overgenomen tussen
middelvinger en ringvinger van dezelfde hand waarin ook de grote roerstaaf wordt vastgehouden.
Met de vrije hand kan nu een druppeltje oplosmiddel over het kleine magneetje
worden gedruppeld. Even bewegen van de magneten laat het oplosmiddel naar beneden
druipen, waarna de kleine magneet over de rand kan worden gesleept.
4.5
Dezelfde methode kan ook gevolgd worden bij het gebruik van grote roermagneetjes, die
rechtop staand roeren.
Verwijderen van roermagneetjes uit de rondbodem-kolfjes gaat in beginsel op dezelfde
wijze. Het slepen om de bocht van de kolf naar de hals mislukt echter doorgaans wanneer
de kolf rechtop wordt gehouden. Het magneetje valt dan terug. Wanneer het kolfje schuin
wordt gehouden gaat het doorgaans uitstekend langs de bovenkant van kolfwand en hals!
3.8 Verwarmen in een zandbad
Electrisch geregelde zandbaden zijn, in tegenstelling tot wat veel chemici denken, uiterst
handige en veilige warmtebronnen. Om een zandbad op de juiste manier bij microschaalexperimenten
te gebruiken is het wel nodig een aantal karakteristieke eigenschappen te
kennen.
Zand is een slechte warmtegeleider zodat een temperatuursverschil ontstaat tussen de
oppervlaktelaag en het zand op de bodem. Dat temperatuurbereik is direct beschikbaar
door het glaswerk eenvoudigweg meer of minder diep in het zand te steken. Dit voordeel
gaat verloren wanneer te veel met de spatel in het zand wordt geroerd. Door de kleine
hoeveelheid zand (circa 13 gram) in het bijgeleverde verwarmingsapparaat zal het verschil
in contact tussen zand en glaswerk echter een grotere rol spelen.
Bij grotere zandbaden neemt het opwarmen van het zand en de instelling van het temperatuurevenwicht
tussen bodem en oppervlak veel tijd in. Dikwijls moet het zandbad reeds
een uur van te voren ingeschakeld worden. Het kleine zandbad dat wij gebruiken is veel
3-12
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

sneller op temperatuur: 100°C is na ruim vier minuten bereikt, 150°C na zeven minuten
en 200°C na elf minuten. Na een half uur is een temperatuur van 300°C bereikt, en
hogere temperaturen kunnen worden bereikt door het aluminium blokje luchtig met een
dubbelgevouwen vel aluminiumfolie te omwikkelen. Ondanks deze korte opwarmtijden
is het een goede gewoonte als allereerste handeling het zandbad in te schakelen en pas
daarna met de overige laboratorium werkzaamheden verder te gaan.
Ondanks het geringe opgenomen vermogen van 60 Watt kan de temperatuur van het
aluminiumblokje en de steel tot zeer hoge waarden oplopen. Laat dus nooit het zandbad
onbeheerd opwarmen met de regelaar in de hoogste stand. Een ander weet niet dat het
apparaat heet is en zou zich lelijk kunnen branden. Voor het snel opwarmen kan de
regelaar natuurlijk wel tijdelijk in de hoogste stand worden gezet.
Steek nooit thermometers met een snelle beweging tot op de bodem van een zandbad van
onbekende temperatuur, maar zoek eerst de vloeistof- of kwikdraad van de thermometer
op en houd die zorgvuldig in de gaten terwijl de thermometerpunt voorzichtig in het zand
wordt gestoken.
regeling met snoerdimmers
Het verwarmingsapparaat kan enigszins met de dimmer worden geregeld. In stand 0 is het
apparaat uitgeschakeld. Als de gewenste temperatuur bereikt is kan de dimmer zo ver
worden teruggedraaid dat die temperatuur constant blijft. De dimmer moet bij juiste
werking een zacht geluid geven.
In het leerlingenmateriaal zijn oefeningen met het verwarmingsapparaat opgenomen.
fijnregeling
Het juiste temperatuurgebied voor een rustige reflux van een bepaald oplosmiddel wordt
ingesteld door de éénklemsopstelling in zijn geheel meer of minder diep in het zand te
laten zakken.
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
zand weggraven
rustiger koken
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
normale insteek diepte zand ophogen
heftiger koken
Hoger stellen gaat uiteraard uiterst gemakkelijk; bij het laten zakken in het zand moet de
opstelling onder neerwaartse druk een beetje heen en weer worden bewogen in het zand.
3-13
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5

Dit laatste gaat bij de reageerbuisjes erg gemakkelijk, bij de kolfjes vanwege de beperkte
afmetingen van het zandbad uiteraard iets moeilijker.
Bij een juiste badtemperatuur voor reflux moet alleen het te verwarmen gedeelte van een
kolf in het zand steken. Die bovenste zandlaag moet dan een temperatuur hebben die 10
tot 20 graden boven de vereiste kooktemperatuur ligt. Deze ideale toestand wordt meestal
niet bereikt. Door met de spatel het zand rondom de kolf op te hogen kan de kolftemperatuur
iets hoger worden gemaakt. Het gedeeltelijk uitgraven van de kolf leidt tot
lagere temperatuur.
3.9 Heteluchtpistool of verfschroeier
Een heteluchtpistool (een verfschroeier uit de doe-het-zelfzaak is een goed en goedkoop
alternatief), of zelfs een föhn, is erg handig als bijverwarming. Het is een gemakkelijke
maar niet direct energiezuinige hulpwarmtebron bij bijvoorbeeld een sublimatie, wanneer
de kristallisatie teveel op de buitenwand van de afzuigkolf plaatsvindt. De kristallen kunnen
dan naar de koude centrifugebuis verplaatst worden door de hele opstelling op het
tafeloppervlak met de vingers aan de bovenkant van de centrifugebuis vast te houden en
in de hete luchtstroom rond te draaien. Denk erom dat het zand uit een zandbad wordt
geblazen wanneer de heteluchtstraal direkt op het zandbad wordt gericht.
Rijpvorming op de kolfwand kan ook worden voorkomen door de kolf in een reflector
geknipt uit aluminiumfolie in te pakken. De voortgang van de kristallisatie is dan uiteraard
wel grotendeels aan het oog onttrokken.
kunststofslang
De verfschroeier kan ook handig zijn om een haarspeldbocht in de kunststofslang aan te
brengen. De slang wordt hiertoe in de juiste vorm gebogen, en zolang tussen duim en
wijsvinger in de hete luchtstroom gehouden dat de vorm na afkoelen gehandhaafd blijft.
Hetzelfde resultaat kan ook met een vlammetje van een aansteker worden bereikt. Daarbij
moet men voorzichtig verhitten, want bij oververhitting smelt de bocht gemakkelijk
dicht.
Ook bij het insteken van naalden in kunststofslang kan de verfschroeier goede diensten
bewijzen om de slang wat soepeler te maken.
3.10 Schoonmaken
De levensduur van vooral de zachte kunststofonderdelen kan aanzienlijk worden vergroot
wanneer ze, zo gauw de werkzaamheden dat toelaten, worden schoongemaakt met het
voor de verontreiniging geschikte oplosmiddel. Ook het glaswerk moet zo snel mogelijk
worden schoongemaakt. Het oplosmiddel moet afhankelijk van de verontreiniging worden
gekozen. Weinig vluchtige organische oplosmiddelen moeten weer worden verwijderd
met een vluchtig oplosmiddel zoals aceton om te langdurig intrekken in de kunststof te
voorkomen.
3-14
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Onderdelen waarin, of waaraan nog organisch oplosmiddel aanwezig is, moeten niet in
het schuiminterieur van de microset worden opgeborgen; het schuimmateriaal is tegen
veel organische oplosmiddelen niet bestand !
Mechanisch schoonmaken door borstelen met water en schuurmiddel gaat doorgaans
handig met wissers of pijpenragers die in de juiste vorm voor het glaswerk zijn gebogen.
Het schuurmiddel moet daarna zorgvuldig met water worden weggespoeld om te vermijden
dat er een film schuurmiddel achterblijft. Daarna kan het glaswerk met aceton
wordt gedroogd.
3-15
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

4. Typische microschaaltechnieken
4.1 Filtreren
Het filtreren met de bedoeling vaste (al of niet kristallijne) en vloeibare componenten van
mengsels te scheiden, kan op talloze manieren worden uitgevoerd. Factoren die de
voorkeursmethode bepalen zijn o.a.: 1) de deeltjesgrootte, 2) de viscositeit van het
mengsel, 3) de bestendigheid van het filtermateriaal (papier, watten, glaswol,
kunststof-fiterschijf), 4) de vraag of we de vaste of de vloeibare component of misschien
allebei kwantitatief nodig hebben 5) de relatieve volumes van de componenten, etc.
in pasteurpipet
Een pasteurpipet met een propje watten erin geduwd kan worden gebruikt om o.i.v.
zwaartekracht te filtreren. Deze methode is het meest geschikt wanneer het alleen om het
filtraat gaat. De mate waarin het wattenpropje met behulp van een houten stokje wordt
aangestampt bepaalt de filtratiesnelheid en de deeltjesgrootte die kan worden tegengehouden.
Drukverhoging met een speentje versnelt weliswaar het proces, maar vermindert
de filterkwaliteit.
Een op de juiste wijze met een wattenpropje geprepareerde pasteurpipet kan zelfs worden
gebruikt om actieve kool (zoals Norit SA3) uit een oplossing te filtreren. De vloeistof
moet dan langzaam op zwaartekracht door de filterprop lopen!
met filtertip
Het T-stuk, met de zijbuis omhoog wijzend, voorzien van een thermometermanchet en
een ondergekoppeld reageerbuisje vormt een goede basis voor het gebruik van zowel de
filtertip (büchnertrechter met filterschijf) als de filtertrechter (hirschtrechter met
filterschijf). De zijbuis kan zonodig voor vacuümaansluiting dienen.
Zeer kleine hoeveelheden te filtreren mengsel kunnen met behulp van een pasteurpipet
direkt in de filtertip gedruppeld worden. Bij hoeveelheden van meer dan een milliliter kan
beter de chromatografiekolom of luchtkoeler op de filtertip worden gezet, gesteund in een
kleine klem. Het mengsel wordt dan met de pasteurpipet onder in de kolom op het filter
gedruppeld.
3-16
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
4.5
4.0
3.5
3.0

De filtertip kan ook met de punt in het T-stuk (voorzien van septum met naald en een
reageerbuisje om het filtraat op te vangen) worden gestoken, waarna een verbindingsstuk
op het T-stuk wordt gedrukt. Dit geheel kan dan een op reageerbuisje met het te filteren
mengsel worden gezet. Door het apparaat om te keren kan gefiltreerd worden.
3.5
4.0
4.5
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
De polyethyleen filterschijfjes hebben poriegrootte van 20 micrometer. Voor het
affiltreren van erg fijne deeltjes moet er een schijfje filtreerpapier op worden gelegd (bv.
actieve kool na ontkleuring, indien daar geen korrelkool voor is gebruikt). De diameter
van de papieren filterschijfjes is voor de filtertip erg kritisch. Helaas is die diameter net
iets groter dan met de gewone perforator kan worden gemaakt. De schijfjes kunnen met
een holpijpje uit een stapeltje filters worden geslagen. De rand van het papier moet licht
verend juist tegen de zijkant van het filter sluiten. Na afloop kan met een stompe
injectienaald of een recht afgeknipt metaaldraadje het kunststof plaatje met papier en al
van onder af uit het filter worden geduwd. Daarna moet het plaatje weer zorgvuldig recht
op zijn plaats gedrukt worden. De luer-kern van de injectiespuit of van het kraantje kan
daarbij worden gebruikt.
met filtertrechter
De filtertrechter kan op de afzuigkolf worden gebruikt. Omdat de afzuigkolf zou kunnen
breken als de stugge dikke rubbervacuümslang terugveert, moet de kolf met een geschikte
klem aan het statief vastgezet worden.
3-17
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
0.5
1.0
0.75
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5

De filtertrechter kan ook op de zelfde manier als de filtertip gebruikt worden. Omdat de
meeste filtertrechters gasdicht op de glasrand van het T-stuk sluiten, is het niet altijd
nodig om de thermometermanchet te gebruiken. Wanneer de aansluiting toch mocht lekken,
dan kan de thermometermanchet er tussen worden gezet. Bij het demonteren moeten
T-stuk en manchet stevig in één hand worden gehouden, waarna de trechter met de andere
hand eruit getrokken kan worden. Zorg dat de manchet moet niet in de buitenconus van
de trechter wordt geduwd; bij het demonteren blijft hij dan binnenin de filtertrechter zitten
van waaruit hij heel moeilijk is te verwijderen.
4.5
4.0
3.5
3.0
Ook in de filtertrechter zit een polyethyleen filterschijfje met een poriegrootte van 20
micrometer. De schijfjes filtreerpapier voor de filtertrechter moeten precies tegen de
trechterwand sluiten en bij voorkeur na bedruppelen met het gebruikte oplosmiddel even
vast gezogen worden. Het filtreerpapier met daarop het vaste materiaal kan na afloop het
beste met de puntige kant van de spatel van het filterschijfje worden gewipt. Verwijderen
van het kunststof filterschijfje (bijvoorbeeld om het om te keren) gaat het best als door
de steel met de recht afgesneden kant van een dun rondhoutje (zoals een satéprikker) wordt
geduwd. Druk bij het weer aanbrengen van het filterschijfje de randen zorgvuldig in de
zitting.
Verkleurde of enigszins verstopte filterschijfjes hoeven niet meteen te worden weggegooid.
Na spoelen met heet oplosmiddel, omkeren en nogmaals spoelen is het schijfje
meestal weer bruikbaar.
‘opfiltreren’ in pasteurpipet
De meest elegante manier van filtreren op microschaal is het zogenaamde ‘opfiltreren’.
Opfiltreren heeft de voorkeur bij de uitvoering van een herkristallisatie in een reageerbuisje.
Wanneer een geschikt oplosmiddel is gevonden, waaruit de te zuiveren stof in niet
al te fijne kristallen uitkristalliseert, dan kan herkristallisatie vele malen in hetzelfde
reageerbuisje worden herhaald zonder het kristallisaat eruit te halen.
Gebruik een pasteurpipet met een onbeschadigde, goed loodrechte punt. Na volledige
kristallisatie wordt deze voorzichtig op de bodem van het reageerbuisje met het mengsel
van moederloog en kristallisaat gezet. Daarbij wordt zachtjes in het speentje geknepen
om te zorgen dat er geen kristallijn materiaal in de pipet komt. De pipetpunt wordt
uiterst licht op de bodem van het reageerbuisje gedrukt, waarna alle lucht uit het speentje
wordt geknepen.
3-18
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
4.5
4.0
3.5
3.0

4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
Het speentje wordt daarna voorzichtig losgelaten, waardoor de moederloog in de
pasteurpipet wordt gezogen en naar een leeg reageerbuisje kan worden overgebracht. Dit
proces kan bij goede keuze van oplosmiddel(mengsel) een aantal malen worden herhaald,
met een minimum aan stofverlies.
4.2 Kristalliseren
Over kristalliseren zijn boeken vol geschreven. De ene verbinding kristalliseert gemakkelijk,
de andere heel moeilijk. Een en ander is erg afhankelijk van het oplosmiddel
(-mengsel). Hier wordt volstaan met slechts twee vuistregels:
1. Uitkristalliseren moet langzaam gebeuren om de vorming van al te fijne kristallen te
voorkomen.
2. Grote kristallen vertonen echter vaak veel inclusie van oplosmiddelen en zijn dan
minder zuiver.
Het reageerbuisje met hete oplossing kan het beste ter kristallisatie in een bekerglaasje
met watten of in een blok piepschuim worden gestoken.
Het verwijderen van de laatste resten oplosmiddel uit een hoeveelheid kristallijn materiaal
dat zich in een reageerbuisje bevindt, geschiedt door aanbrengen van een septum met
naald/slang aansluiting en aansluiten op vacuüm. Verwarmen tot zo hoog mogelijke
temperatuur zonder daarbij het materiaal te smelten versnelt het proces aanzienlijk.
Als goed alternatief kunnen de kristallen worden uitgespreid op een klein horlogeglas of
filtreerpapier, om ze aan de lucht te laten uitdampen (drogen).
4.3 Sublimeren onder atmosferische druk
Sublimatie bij atmosferische druk wordt uitgevoerd met de afzuigkolf en een met
smeltend ijs gekoelde centrifugebuis.
De punt van de centrifugebuis moet dicht boven het te sublimeren materiaal op de bodem
van de afzuigkolf komen. Daartoe wordt de afzuigring zover op de centrifugebuis gescho-
3-19
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

ven, dat de punt van de de buis tot circa 3 mm van de bodem komt als de buis met de
ring losjes in de afzuigkolf gedrukt wordt.
Voor het opschuiven van de afzuigring wordt de centrifugebuis, afgesloten met het dekseltje,
ondersteboven op een stevige ondergrond gezet. Pas regelmatig, opdat de ring niet te
ver op de buis wordt geschoven. Bij het terugschuiven wordt de buis namelijk op de punt
gezet, en moet de punt alle krachten opvangen, waarbij een verhoogd breukrisico bestaat.
Zet de punt daarom liefst niet op een harde, betegelde ondergrond, maar op een houten
werkblad. Wanneer eenmaal een goede positie is bereikt, dan kan de ring het beste op de
buis gelaten worden en bij de betreffende kolf worden bewaard.
Om condens op het gesublimeerde materiaal te voorkomen, moet het mengsel van water
en ijs pas in de centrifugebuis worden gedaan nadat het onzuivere mengsel op de bodem
van de afzuigkolf is gebracht, de buis losvast in de kolf gezet en de zijtuit met een
speentje van een pasteurpipet is afgesloten. Bij gasdichte afsluiting kan de lucht, die door
het verwarmen uitzet, de centrifugebuis uit de kolf persen.
De kolf wordt verwarmd door de bodem op het warme zand te zetten. Het zand moet vooral
niet al te heet zijn. Inpakken van de kolfwand in een stukje aluminiumfolie kan
voorkomen dat teveel materiaal op de koele kolfwand sublimeert. De voortgang van de
sublimatie is dan natuurlijk niet goed te zien. Sublimeren gaat vrij traag. Er moet vooral
niet meteen een te hoge wandtemperatuur worden gebruikt; de stof kan dan gaan smelten
en zelfs koken en spatten. Enig geduld is dus vereist.
KONTES
25ml
Wanneer geen aluminiumfolie wordt gebruikt, kan de kolfwand met een verfbrander
worden warmgemaakt. Om te voorkomen dat het zandbad wordt leeggeblazen moet de
kolf daarbij buiten het zandbad aan de zijtuit in de hand worden gehouden! De kolf kan
ook iets schuin op tafel aan de buis vastgehouden in de hete luchtstroom worden rondgerold.
Er moet dan worden opgelet dat de (bewust niet al te vastgezette) kolf niet van de
buis valt.
Om het gesublimeerde materiaal droog te verzamelen dient het ijswater eerst vervangen te
worden door water van kamertemperatuur. Daarna kan dan de centrifugebuis zonder gevaar
voor vochtcondensatie voorzichtig worden uitgenomen en de gezuiverde stof er met de
spatel worden afgekrabd.
3-20
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

4.4 Kolomchromatografie
Op microschaal kan met redelijk grote snelheid een kolomchromatografische scheiding
worden uitgevoerd. Bovendien is betrekkelijk weinig adsorbens nodig.
Voor een kolomchromatografische scheiding wordt de glazen kolom voorzien van de
filtertip. De benodigde hoeveelheid droog adsorbens kan eenvoudig worden afgepast door
met behulp van de vultrechter de glazen kolom tot de gewenste hoogte te vullen. Het
aldus afgemeten adsorbens wordt in een erlenmeyer geschud.
Het buiseinde van de glaskolom wordt tot een centimeter of twee door een verbindingsstuk
met staafje geduwd. Het geheel wordt aan het statief gehangen en voorzien van kraan
en vultrechter. De kraan wordt gesloten.
KONTE
S10ml
De kraan draait soms vrij zwaar en moet daarom altijd met twee handen worden bediend.
Bij gebruik van één hand schiet gemakkelijk de filtertip met kraan en al van de kolom!
Het te scheiden mengsel wordt opgelost in enkele druppels van een vluchtig oplosmiddel.
Daarna wordt circa 200 mg droog adsorbens toegevoegd en het oplosmiddel onder zacht
verwarmen en roeren afgedampt. Het te scheiden mengsel blijft op deze wijze geadsorbeerd
achter in de vorm van een makkelijk hanteerbaar poeder.
3-21
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Het vullen van de kolom kan het beste geschieden door een slurry van het adsorbens en
het elutiemiddel in één keer in de gedeeltelijk met elutiemiddel gevulde kolom te storten.
Hiertoe wordt aan het van te voren afgemeten adsorbens iets meer elutiemiddel toegevoegd
dan nodig is om de vaste stof geheel te bedekken. Terwijl de erlenmeyer voortdurend
wordt rondgezwenkt, wordt de slurry met een snelle beweging in de vultrechter
gegoten. Het mengsel moet in zijn geheel daarin passen. Door gedeeltelijk openen van de
kraan wordt de kolom met een matige snelheid afgetapt in de erlenmeyer met de resten
adsorbens. Terwijl het adsorbens in de kolom bezinkt, wordt het laatste restje in de
erlenmeyer opgewerveld en toegevoegd. Zonodig wordt het in de vultrechter aanwezige
adsorbens met de spatel opgeroerd. Na volledig bezinken van het adsorbens wordt de
kolom tot op enkele millimeters boven de pakking afgetapt.
Het van tevoren klaargemaakte geadsorbeerde monster wordt op de kolom getikt en met
enkele druppels eluens gelijkmatig in de kolomtop verdeeld. De kolomtop wordt afgedekt
met enkele millimeters fijn kwartszand. Het zandlaagje dient verstoring van de kolomtop
bij de toevoeging van elutiemiddel te voorkomen. Het elutiemiddel wordt langs de wand
uit een injectiespuit met naald of uit een pasteurpipet toegevoegd tot aan de vultrechter.
Daarna wordt elutiemiddel aangevuld met ruwweg dezelfde snelheid als die waarmee het
aftappen plaatsvindt.
4.5 Scheitrechterfunctie
Het scheiden van niet met elkaar mengbare vloeistoflagen zoals we dat op grotere schaal
in een scheitrechter uitvoeren, geschiedt op microschaal geheel met behulp van twee
reageerbuisjes en een pasteurpipet met een goed veerkrachtig speentje.
Een mengsel van ether en water wordt ‘geschud’ door de punt van een pasteurpipet in de
buurt van de scheidingslaag te brengen en het speentje snel in te knijpen en weer los te
laten. Bij het juiste ritme ontstaat hierdoor een zeer intensieve extractie. Het mengsel
moet daarna eerst weer goed in lagen scheiden.
Het verwijderen van de bovenste laag, in dit geval de etherlaag, geschiedt door zorgvuldig
opzuigen in een droge pasteurpipet. Daarbij wordt tot zo dicht mogelijk bij de scheidingslaag
doorgegaan. De opgezogen bovenlaag wordt overgebracht in een reageerbuisje,
waarin ook de bovenlagen van volgende extracties worden verzameld.
Het verzamelen van een onderste laag, bijvoorbeeld bij een extractie van een carbonzuur
met behulp van verdunde loog uit een etherische oplossing, verloopt op vergelijkbare
wijze.
Nadat de lagen na het schudden volledig tot scheiding zijn gekomen, wordt een pasteurpipet
onder uiterst voorzichtig inknijpen van het speentje door de bovenlaag heen tot op
de bodem van het reageerbuisje gestoken. Terwijl de pipetpunt door de bovenlaag heen
gaat moet een bijna ontsnappend luchtbelletje ervoor zorgen dat de bovenlaag niet in de
pipet terecht komt. Anderzijds mag hierdoor het grensvlak niet teveel worden verstoord.
De onderlaag wordt vervolgens zorgvuldig tot dicht bij het grensvlak opgezogen waarna
de pipet door de bovenlaag wordt getrokken, zorgvuldig vermijdend dat er bovenlaag
wordt meegezogen. Het is veiliger om er zelfs een druppelje onderlaag bij te verliezen.
3-22
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

4.6 Drogen van oplossingen
Het drogen van organische lagen na een extractie moet met een zorgvuldig geselecteerd
droogmiddel gebeuren. De selectiecriteria zijn daarbij anders dan die op grotere schaal. Zo
zal watervrij natriumsulfaat de voorkeur verdienen boven watervrij magnesiumsulfaat.
Het laatste droogmiddel is te fijn, waardoor het moeilijk door middel van opfiltreren met
behulp van een pasteurpipet van de vloeistof is te scheiden. De geringe hoeveelheden die
nodig zijn, maken ook duurdere droogmiddelen aantrekkelijker, zoals korrelvormige
geactiveerde moleculaire zeven (molsieves) of duurdere, granulaire vormen van een ander
droogmiddel, zoals granulair calciumchloride.
4.7 Ontkleuring met actieve kool
In hetzelfde licht als de droogmiddelen moet ook actieve kool worden gezien. Als een
oplossing van een organische verbinding sterk gekleurd is door teer of harsachtige
bijproducten, zijn de poedervormige kwaliteiten uitstekend geschikt voor het ontkleuren
daarvan.
Toch kan men hiervoor beter een duurdere, gegranuleerde actieve kool gebruiken, zoals
Norit RO 0,8. Poederkool kan namelijk niet worden afgefiltreerd met de kunststof
filterschijfjes zonder daarbij een extra fijn papierfilterje te gebruiken; laat staan met de
opfiltreermethode!
4.8 Indampen en afdampen
Het verwijderen van oplosmiddel kan natuurlijk altijd gebeuren door ‘normale’ destillatie.
Het in- of afdampen zoals dat op grotere schaal wordt gedaan met een rotatieverdamper
kan niet goed worden toegepast op het microschaal glaswerk; de vorm van de reageerbuisjes
leent zich daar niet toe.
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
10
075
0.5
Voor het afdampen van kleine hoeveelheden vluchtig oplosmiddel wordt het open
reactievat verwarmd tot dicht onder de kooktemperatuur van het oplosmiddel. Een heel
kalme straal perslucht uit een naald kan het verdampen sterk versnellen. Een op de waterstraalpomp
aangesloten naald, juist boven de meniscus van de bijna kokende oplossing,
geeft hetzelfde effect.
3-23
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

4.9 Koken en refluxen
kookvertraging
Kookvertraging treedt ook op heel kleine schaal op! In een open vat is een kookhoutje
een goed middel om kookvertraging te voorkomen. De houtjes kunnen van droge satéprikkers
gemaakt worden. Ze moeten goed geëxtraheerd zijn met alle oplosmiddelen
waarin ze moeten dienstdoen, en daarna langdurig aan de lucht of in vacuüm ‘gedroogd’.
De meeste houtsoorten bevatten vrij veel extraheerbare producten. De stokjes moeten zo
lang zijn dat ze gemakkelijk weer uit de kolf met eventueel daarop gemonteerde onderdelen
kunnen worden gehaald.
kooksteentjes
Kookstenen met een niet al te poreuze structuur kunnen worden gebruikt in ‘dichte’
opstellingen, zoals een destillatieopstelling of een opstelling die ‘afgesloten’ is met een
septum met naald. Wanneer de structuur erg poreus is, zoals bij veel puimsteenachtige
kooksteentjes, dan zullen ze niet effectief zijn in de wat ‘zwaardere’ oplosmiddelen zoals
dichloormethaan of trichloormethaan. Ze dwarrelen dan grotendeels in de buurt van de
meniscus van de kokende oplossing, zodat op de bodem toch nog kookvertraging
optreedt. Het verwijderen van kooksteentjes uit een oplossing is moeilijk. In zo’n geval
wordt de vloeistof door opzuigen met de pasteurpipet in een andere kolf overgebracht.
magneetroerder
Het gemakkelijkst is het gebruik van roermagneet en magneetroerder om kookvertraging
te voorkomen.
refluxen
Gedurende refluxen wordt een opstelling gewoonlijk afgesloten gehouden met een septum
waardoor een naald wordt gestoken. Wanneer de naald zou worden vergeten kan een goed
sluitend septum door de druk van de kolf worden geblazen.
4.5
4.0
3.5
3.0
Bij langdurig refluxen kan stofverlies vrijwel geheel worden voorkomen door het gebruik
van de luchtkoeler die is afgesloten met een septum plus naald.
Wanneer waterdamp zorgvuldig moet worden uitgesloten, kan circa 10 cm goed gedroogde
kunststofslang een calciumchloridebuisje vervangen. De naald wordt van te voren
in het septum gestoken vanaf de kant die in de buis komt, en de punt worden voorzien
van de slang. Daarna wordt het septum aangebracht.
3-24
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
4.5
4.0
3.5
3.0

4.5
4.0
3.5
3.0
4.5
4.0
3.5
3.5
3.0
3.0
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.75
0.5
0.75
Het opzetten van een septum waardoor al een naald met slang (of alleen een slang) steekt,
gaat in beginsel op dezelfde manier als een septum zonder naald. Het omvouwen en over
het buiseinde trekken van de septumrand gaat dan alleen wat moeilijker.
4.10 Koelen
Het relatief grote glasoppervlakte bij het microschaalglaswerk maakt waterkoeling zelfs
bij langdurig koken overbodig. Bij refluxen van enkele milliliters vloeistof in een reageerbuisje
fungeert het bovenste deel van de kolf als terugvloeikoeler. Vaak kan de kolf
hierbij zelfs langdurig bij het topje van de buis tussen de vingers worden vastgehouden
zonder de vingers te branden. Het gedeelte van een reageerbuisje dat binnen het verbindingsstuk
geschoven zit is niet voor koeling beschikbaar.
Wanneer een reageerbuisje onvoldoende koelcapaciteit biedt, kan de luchtkoeler erop gezet
worden. Bij refluxen van een etherische oplossing gedurende langere tijd bij een
verhoogde omgevingstemperatuur kan het nuttig zijn daarbij nog een vochtig gehouden
pijpenrager om de luchtkoeler te winden. Drenken in een beetje ethanol geeft een nog
betere koeling.
4.5
3.0
4.0
3.5
Ook bij het destilleren is luchtkoeling voldoende. Toch kan het bij erg laagkokende vloeistoffen
nodig zijn de ontvanger in een klein bekerglas met ijs te koelen. Voor het aanbrengen
van ijsgruis rondom een erlenmeyer die in een bekerglaasje staat kan de
3-25
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

vultrechter omgekeerd op de erlenmeyer worden gezet om te voorkomen dat ijsgruis in de
ontvanger zelf terecht komt. Nadat de vultrechter is verwijderd kan het geheel met klem
en mannetje onder de uitloop van de destillatieopzet worden gemonteerd.
4.11 Destilleren
sneldestillatie
Kleine hoeveelheden versgedestilleerde vloeistof kunnen heel handig worden verkregen
met behulp van twee reageerbuisjes en een pasteurpipet met speentje. De beide reageerbuisjes
worden op ongelijke hoogte tussen duim en wijsvinger van één hand gehouden.
De onzuivere vloeistof wordt met enkele kooksteentjes in het laagstgehouden buisje
gebracht. De vloeistof wordt tot koken verhit in een zandbad van geschikte temperatuur
totdat duidelijk condensatie in het koudere deel van het reageerbuisje optreedt.
Met de andere hand wordt de pasteurpipet met ingeknepen speentje in de condenserende
damp van de kokende vloeistof gestoken, waarna het speentje langzaam wordt losgelaten.
De pipet met de daarin gecondenseerde vloeistof wordt uit het kookbuisje getrokken en
het condensaat in het lege reageerbuisje gespoten. Wanneer dit proces enkele malen wordt
herhaald kan in zeer korte tijd een bruikbare hoeveelheid vers gedestilleerd materiaal
worden verzameld.
gewone destillatie
Destillatie tot enkele milliliters vloeistof wordt uitgevoerd vanuit een rondbodem met
destillatieopzet. De zijarm van de opzet fungeert hierbij als luchtkoeler. Soms vormen
zich geen mooie druppels aan het uiteinde van de zijarm. Een gekruld stukje metaaldraad,
dat in de zijarm wordt geklemd, kan zonodig als druppelpunt worden gebruikt.
Het vloeistofreservoir van de thermometer moet voldoende ver in de condenserende damp
steken. Afhankelijk van de vereiste immersiediepte van de gebruikte thermometer kunnen
grotere of kleinere fouten in de temperatuuraanwijzing optreden. Door de grote warmtecapaciteit
van de thermometer en de geringe hoeveelheid damp, kan er te veel damp aan de
thermometerpunt condenseren. Het gebruik van een thermokoppel met lagere
warmtecapaciteit heeft dan ook de voorkeur.
3-26
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

gefractioneerde destillatie
Microschaal destillatieopstellingen hebben een erg klein scheidend vermogen. Voor gefractioneerde
destillatie kan de scheiding worden verbeterd door een langhalskolf te
gebruiken, of door de destillatiekolom (al of niet gevuld met metaalspons) tussen de
kookkolf en de destilatieopzet te monteren. Een goede kolomvulling bestaat uit 1 à 1,5
gram goed verdeelde koperen of roestvrijsstalen pannenspons. De pannenspons moet met
een schaar afgeknipt worden; met blote handen verdelen kan ernstige snijwonden
opleveren.
Enkele voorbeelden voor verbeterde scheiding staan hieronder getekend. Het omwikkelen
van de kolom met watten en aluminiumfolie geeft een sneller, maar minder goed
resultaat
vacuümdestillatie
‘Vacuümdestillatie’ op kleine schaal is eigenlijk niet mogelijk. Toch kunnen aardige
resultaten worden behaald wanneer spatten wordt tegengegaan door magnetisch te roeren
en te zorgen voor goede gasdichte aansluitingen. Spatten kan ook, zij het meestal met
wat minder succes, worden voorkomen door de kookkolf voor een groot deel te vullen
met goed uitgeplozen glaswol of metaalspons.
3-27
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

4.5
glaswol
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
naar vacuum
stoomdestillatie
Voor stoomdestillatie van vluchtige verbindingen wordt het T-stuk met omhooggerichte
zijarm tussen kookvat en destillatieopzet gemonteerd. De zijarm wordt afgesloten met
een septum en met behulp van de injectiespuit wordt het water weer aangevuld met de
snelheid waarmee het overdestilleert.
4.12 Droog werken
Reacties die moeten worden uitgevoerd onder extreme uitsluiting van waterdamp vereisen
uiteraard zorgvuldig drogen van glaswerk en kunststofonderdelen. Alle materialen die bij
dergelijke reacties worden gebruikt dienen liefst in een exsiccator met goed werkzaam
droogmiddel te blijven opgeslagen. Wanneer onvoldoende vóórdroogtijd beschikbaar is,
moeten het glaswerk en de kunststofonderdelen minstens een paar uur op circa 120°C zijn
gedroogd.
3-28
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
1.5
1.0
0.75
0.5

Reagentia kunnen onder zeer droge omstandigheden aan een reageerbuisje worden toegevoegd
met een droge injectiespuit.
ml
1,0
0,8
0,9
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
4.5
4.0
3.5
2.0
1.5
1.0
0.75
0.5
De kunststofslang en naalden moeten afdoende lang zijn gedroogd voordat de slang/naald
combinatie de functie van een chloorcalciumbuisje kan overnemen.
3-29
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

3-30
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Overzicht gebruikte
literatuur 4
In dit overzicht staan de boeken opgenomen die voor het samenstellen van de hele tekst
gebruikt zijn. Naar specifieke literatuur wordt ter plekke verwezen. We hebben gebruik
gemaakt van de in dit overzicht vermelde drukken; andere drukken kunnen hiervan
afwijken.
1. Studieboeken
Chemie
L. Pieren, M. Scheffers-Sap, H. Scholte, E. Vroemen & W. Davids (red.): Chemie,
Groningen: Wolters-Noordhoff
3HV vierde druk 1995
4H vierde druk 1996
4V vierde druk 1996
5H derde druk 1993
5V derde druk 1992
6V derde druk 1993
Chemie overal
J. Reiding, P.W. Franken & M.A.W. Kabel-van den Brand: Chemie overal, Houten:
Educaboek/Educatieve Partners Nederland B.V.
3HV derde druk 1995
4H tweede druk, derde oplage 1995
4V tweede druk, derde oplage 1996
5H tweede druk, tweede oplage 1995
5V tweede druk, tweede oplage 1994
6V tweede druk, tweede oplage 1996
Williamson
K.L. Williamson: Macroscale and microscale organic experiments, Lexington en
Toronto: D.C. Heath, 1989
2. Naslagwerken
Aldrich
Aldrich: Catalog handbook of fine chemicals 1996-1997, Zwijndrecht: Aldrich chemie,
1996.
Binas
G. Verkerk, J.B. Broens, W. Kranendonk, F.J. van der Puijl, J.L. Sikkema & C.W.
Stam: Binas, informatieboek vwo/havo voor het onderwijs in de natuurwetenschappen,
Groningen: Wolters-Noordhoff, derde druk 1992.
Chemiekaarten
Stuurgroep Chemiekaarten (samenstelling): Chemiekaarten, gegevens voor veilig werken
met chemicaliën, Alphen aan de Rijn: Samson H.D. Tjeenk Willink, elfde editie 1995.
4-1
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Examenprogramma
H. Morélis: Scheikunde, voorlichtingsbrochure havo/vwo, Enschede: SLO 1996.
Handbook
R.C. Weast, M.J. Astle & W.H. Beyer (red.): CRC Handbook of Chemistry and
Physics, Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Publishing Company, 61 st Edition
1980 en 66 th Edition 1986.
IUPAC
International union of pure and applied chemistry, organic chemistry division,
commission on nomenclature of organic chemistry, J. Rigaudy & S.P. Klesney (red.):
Nomenclature of organic chemistry, Sections A, B, C, D, E, F and H, 1979 Edition,
Oxford etc.: Pergamon Press 1982.
Veilig practicum
W. de Vos (red.): Veilig practicum, veiligheidskaarten voor het practicum in het
voortgezet onderwijs, Utrecht: Vakgroep Chemiedidactiek Universiteit Utrecht en
Leidschendam: VNCI, 1993.
4-2
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Aanwijzingen bij de
leerlingenteksten 5
Inhoud
A Algemeen
1 Standaardopstellingen: Verhitten van een vloeistof
2 Standaardopstellingen: Destillatie
3 Standaardopstellingen: Kookpuntbepaling
B Scheidingsmethoden
1 Destillatie: Winning van alcohol uit een alcoholische
drank
2 Gefractioneerde destillatie: Scheiding van een mengsel
van methylbenzeen en cyclohexaan
3 Sublimatie: Scheiding van een mengsel van koolstof en
benzeencarbonzuur
4 Kolomchromatografie: Scheiding van kaliumpermanganaat
en kaliumdichromaat
C Eigenschappen van stoffen
1 Verschillende koolwaterstoffen
2 Verschillende reactietypen: Reacties tussen broom en
koolwaterstoffen
3 Het onderscheiden van isomeren: Twee verschillende
stoffen met formule C4H10O 4 Het onderscheiden van isomere alcoholen
D Eigenschappen van reacties
1 Gebruik van een katalysator: De bereiding van 1-butylethanoaat
2 Bepaling van de evenwichtsconstante van een
verestering
3 Beïnvloeding van een evenwicht: Zuur-gekatalyseerde
‘azeotropische’ verestering
E Syntheses
1 Esters: geuren en smaken
5-i
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

5-ii
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Standaardopstellingen
Verhitten van een vloeistof A1
Aanwijzingen
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
5-A1-1
Het verhitten van een vloeistof zal vaak voorkomen. Drie
standaardopstellingen worden hier beschreven:
in een reageerbuisje of kolf
in een reageerbuisje of kolf met terugvloeikoeler
in een reageerbuisje of kolf met terugvloeikoeler en
septum.
Bij de standaardhandelingen wordt een bijdrage geleverd aan
de vaardigheden:
Havo en vwo A.23:
“De kandidaat kan gebruik maken van stoffen, instrumenten en
apparaten voor het in de praktijk uitvoeren van experimenten
(…)
Havo en vwo A.27:
“De kandidaat kan verantwoord omgaan met stoffen, instrumenten
en organismen (…)”
Vergelijkbaar zijn:
Chemie 3HV: ‘Om te beginnen’
Chemie overal 3HV: hoofdstuk 1
Een half lesuur.
✓ Water
✓ Ethanol
✓ Kooksteentje
✓ Reageerbuisje of langhalskolf
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ Terugvloeikoeler
✓ Septum
✓ Injectienaald
ethanol: R: 11; S: 7-16
Ethanol is licht ontvlambaar. Het verwarmingsapparaat is
echter geen ontstekingsbron.
Let erop dat de leerlingen de chromatografiekolom niet als
terugvloeikoeler gebruiken. Belangrijk is hier het regelen van
de verwarming: als de vloeistof te sterk verhit wordt kan de
damp uit het apparaat ontwijken. Als de terugvloeikoeler
gesloten is met een doorstoken septum is dat aan een fluitend
geluid te horen. In het ergste geval zal de damp ook langs het
verbindingsstuk ontwijken. Koken onder reflux betekent dat
de damp ook werkelijk kan condenseren tegen het koudere
deel van het glaswerk.
Het aanbrengen van het septum kan problemen opleveren.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Opmerkingen
Antwoorden op
de vragen
5-A1-2
Een septum dat als een soort hoedje op de buis is gezet, zit
er niet goed op.
De standaardhandelingen kunnen als onderdeel van de kennismaking
met het werken op microschaal uitgevoerd worden,
maar dienen in de eerste plaats als naslagmogelijkheid voor
de leerlingen.
1. Door de vorming van damp kan de druk in het vat zo
hoog oplopen dat er een breuk ontstaat. In dit geval zal de
terugvloeikoeler van het verbindingsstuk af schieten.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Standaardopstellingen
Destillatie A2
Aanwijzingen
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
Opmerkingen
Antwoorden op
de vragen
5-A2-1
In verschillende experimenten zal een destillatie voorkomen.
Hier wordt een standaardopstelling daarvoor beschreven. In de
voorschriften zal naar deze standaardopstelling worden verwezen.
Daarnaast komt de sneldestillatie aan bod.
Bij de standaardhandelingen wordt een bijdrage geleverd aan
de vaardigheden:
Havo en vwo A.23:
“De kandidaat kan gebruik maken van stoffen, instrumenten en
apparaten voor het in de praktijk uitvoeren van experimenten
(…)
Havo en vwo A.27:
“De kandidaat kan verantwoord omgaan met stoffen, instrumenten
en organismen (…)”
Chemie 3HV: hoofdstuk 2.3
Chemie overal 3HV: hoofdstuk 4.4
Niet aan te geven.
✓ Vloeistofmengsel, bijvoorbeeld gemaakt van 1 ml water
en 1 ml ethanol
✓ Kooksteentjes
✓ Reageerbuisje of langhalskolf
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ Pasteurpipet met speentje
ethanol: R: 11; S: 7-16
Ethanol is licht ontvlambaar. Het verwarmingsapparaat is
echter geen ontstekingsbron.
U kunt de leerlingen wijzen op het gebruik van een natte
pijpenrager als extra koeling. Het aanbrengen van de thermometer
moet op de aangegeven manier geschieden. Als de
thermometer werkelijk te stroef door de manchet schuift kan
bij de destillatie van een waterige oplossing wat water
worden gebruikt als smeermiddel.
De standaardhandelingen kunnen als onderdeel van de kennismaking
met het werken op microschaal uitgevoerd worden,
maar dienen in de eerste plaats als naslagmogelijkheid voor
de leerlingen.
1. De sneldestillatie is bruikbaar als een kleine hoeveelheid
reagens vers gedestilleerd moet zijn.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

5-A2-2
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Standaardopstellingen
Kookpuntbepaling A3
Aanwijzingen
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
5-A3-1
De bepaling van het kookpunt van een vloeistof is een
methode om de identiteit van de stof te bepalen. In dit voorschrift
wordt een standaardopstelling beschreven.
Bij de standaardhandelingen wordt een bijdrage geleverd aan
de vaardigheden:
Havo en vwo A.23:
“De kandidaat kan gebruik maken van stoffen, instrumenten en
apparaten voor het in de praktijk uitvoeren van experimenten
(…)
Havo en vwo A.27:
“De kandidaat kan verantwoord omgaan met stoffen, instrumenten
en organismen (…)”
Kookpunt als stofeigenschap:
Chemie 3HV: hoofdstuk 1.5
Chemie overal 3HV: hoofdstuk 2.3
Niet aan te geven.
✓ Vloeistof waarvan het kookpunt moet worden bepaald
✓ Langhalskolf
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ T-stuk
✓ Septum
✓ Dunne injectienaald
✓ Thermometermanchet
✓ Thermometer
Niet aan te geven.
Er is ook een eenvoudiger opstelling mogelijk, zoals aangegeven
in ‘Technische tips: algemene tips’. Deze heeft
echter als nadeel dat er gemakkelijk een vloeistofbrug tussen
de wand van het reageerbuisje en de thermometer ontstaat.
Ook kan kokende vloeistof opspatten tegen de thermometer.
De grote thermometer heeft een niet te verwaarlozen invloed
op de meting. Een oplossing zou kunnen zijn om de opstelling
te ijken met vloistoffen met bekend kookpunt. Een
andere oplossing is het gebruik van een thermokoppel. Dat
kan in een dichtgesmolten pasteurpipetje worden aangebracht.
Een pasteurpipet past juist in de thermometermanchet.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Opmerkingen
Literatuur
5-A3-2
De standaardhandelingen kunnen als onderdeel van de
kennismaking met het werken op microschaal uitgevoerd
worden, maar dienen in de eerste plaats als naslagmogelijkheid
voor de leerlingen.
Binas, tabel 40c.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Destillatie
Winning van alcohol uit
een alcoholhoudende drank
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
5-B1-1
De destillatie is een scheidingsmethode die in vrijwel elk
boek voor de derde klas voorkomt; de ene keer als demonstratie,
de ander keer als leerlingenproef. Daarbij wordt
dikwijls wijn gebruikt of een gegiste glucoseoplossing. In
dit experiment leren de leerlingen een destillatie uit te voeren
en leren ze het resultaat te evalueren door het te destilleren
mengsel, het destillaat en het residu te vergelijken.
Havo F.80 en vwo F.135:
“De kandidaat kan uitleggen wat een geschikte methode is voor
een scheiding van een mengsel of zuivering van een stof aan de
hand van de eigenschappen van de aanwezige stoffen.
-destillatie”
Havo C.20:
“De kandidaat kan alternatieve brandstoffen noemen:
- (bio)alcohol”
Vwo C.34:
“De kandidaat kan alternatieve brandstoffen noemen:
- methanol en ethanol”
Chemie 3HV hoofdstuk 2.3 (vraag 22); 4H hoofdstuk 1.9;
4V hoofdstuk 3.4
Chemie overal 3HV hoofdstuk 4.4
Een lesuur.
✓ Alcoholhoudende drank, zoals wijn (Chemie overal 3HV
hoofdstuk 4.4), sherry of een vergiste glucose-oplossing
✓ Langhalskolf
✓ Kooksteentje
✓ Thermometermanchet
✓ Thermometer
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ destillatieopzet
✓ vultrechter
✓ erlenmeyer
✓ horlogeglas
Laat de leerlingen een veiligheidsbril dragen en zorg dat ze
zich niet branden aan de weinig lichtgevende vlam.
Hoewel het scheidend vermogen bij een eenvoudige destillatie
niet al te groot is, gaat een destillatie goed met het
microschaalglaswerk. De alcoholopbrengst is uiteraard het
grootst bij dranken met een hoog alcoholpercentage. Rode
wijn, maar vooral een versterkte wijn zoals sherry, is bruik-
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
B1
Aanwijzingen

Uitbreidingen
Antwoorden op
de vragen
Literatuur
5-B1-2
baar. Port kan door het hoge suikergehalte karameliseren en
een residu opleveren dat moeilijk uit het kolfje is te verwijderen.
De verschillen tussen werken op de gebruikelijke schaal en
op microschaal komen bij een destillatie goed naar voren: er
is geen waterkoeling nodig! U kunt voor de klas een destillatie
op macroschaal uitvoeren en het probleem van schaalvergroting
bespreken: welke maatregelen moeten in de industrie
genomen worden om te kunnen destilleren? Er bestaat
een ABC-band over destillatie.
1. Deze vraag benadrukt dat het destillaat niet zuiver is,
maar meer alcohol bevat dan de kokende vloeistof. Het destillaat
kan dus opnieuw gedestilleerd worden, waarbij het
alcoholgehalte toeneemt. (We laten de azeotroop buiten
beschouwing.)
2. Afhankelijk van de snelheid van destilleren en het moment
van stoppen kan er een druppel vloeistof als residu
achterblijven.
3. Als het destillaat een onbrandbaar bestanddeel bevat, is
het niet zuiver.
4. De condensatietemperatuur van de damp is afhankelijk
van de samenstelling. Bij een sterke verandering van die
temperatuur verandert ook de samenstelling sterk.
5. Het residu bevat minder alcohol. Als argumenten
kunnen de brandbaarheid van het destillaat vergeleken met de
brandbaarheid van de alcoholische drank, en de veranderde
geur genoemd worden.
Williamson, hoofdstuk 5: Distillation.
Bouwstenen Chemie, deel III: Thermisch scheiden,
Leidschendam: Stichting ABC 1985 (video).
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Gefractioneerde destillatie
Scheiding van een mengsel
van methylbenzeen en
cyclohexaan
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
5-B2-1
Bij de behandeling van de destillatie wordt vaak ten onrechte
beweerd dat de laagstkokende component als eerste verdampt.
In dit exeriment leren de leerlingen dat bij een destillatie van
een vloeistofmengsel niet alleen de laagstkokende vloeistof
verdampt. Ze vergelijken een gefractioneerde destillatie met
een eenvoudige destillatie, en kunnen concluderen dat de
eerste een betere scheiding geeft.
Bij uitbreiding kan ervaren worden dat een destillatie beperkt
bruikbaar is om een vloeistofmengsel te scheiden.
Havo F.80 en vwo F.135:
“De kandidaat kan uitleggen wat een geschikte methode is voor
een scheiding van een mengsel of zuivering van een stof aan de
hand van de eigenschappen van de aanwezige stoffen.
- destillatie”
Vwo: C.40:
“De kandidaat kan processen beschrijven die gebruikt worden
om produkten te maken in de aardolie verwerkende industrie
- gefractioneerde destillatie”
Chemie overal 4H en 4V: hoofdstuk 6; 6V: hoofdstuk 5
Chemie 4H: hoofdstuk 9; 4V: hoofdstuk 3
Per destillatie een lesuur.
✓ 4 ml mengsel van 50% (v/v) methylbenzeen (tolueen)
(kp = 110,6°C) en 50% (v/v) cyclohexaan (kp =
80,7°C).
✓ Korthalskolf
✓ Langhalskolf
✓ Kooksteentje
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ Destillatiekolom
✓ Pannenspons van roestvrij staal (bijvoorbeeld Spirenett’
van de firma Spontex, verkrijgbaar bij winkels voor
horeca-benodigdheden)
✓ Watten
✓ Strook aluminiumfolie, ca. 4 × 12 cm
✓ Destillatieopzet
✓ Thermometermanchet
✓ Thermometer
✓ Erlenmeyer
✓ Bekerglas met ijs
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
B2
Aanwijzingen

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
Uitbreidingen
methylbenzeen: R: 11-20; S: 16-29-33
cyclohexaan: R: 11; S: 9-16-33
Beide stoffen zijn zeer brandbaar en vormen explosieve
mengsels met lucht. Ze ontvetten de huid. Afval moet in het
vat voor halogeen-arme organische stoffen.
Een zorgvuldige destillatie kost betrekkelijk veel tijd; per
destillatie is er zeker een les nodig. Er zijn manieren om de
leerlingen snel te laten werken. U kunt vooraf een 1:1 (v/v)
mengsel van methylbenzeen en cyclohexaan bereiden en de
leerlingen daar een portie uit laten pipetteren. Een reageerbuisje
kan gebruikt worden om de portie af te meten. Ook
kan de vergelijking door twee groepen worden gemaakt: de
ene voert de eenvoudige destillatie uit, de andere de gefractioneerde.
Daarbij kunnen beide groepen proberen door
zorgvuldig te werken een zo goed mogelijke scheiding te
verkrijgen.
De warmtecapaciteit van de thermometer is groot, waardoor
het lang duurt voor het evenwicht zich instelt. Een thermokoppel
in een dichtgesmolten pasteurpipet heeft een lagere
warmtecapaciteit, en her gebruik daarvan kan de instelling
van het evenwicht versnellen.
Er kan ook met een langere destillatiekolom worden gewerkt,
door de 10 cm lange destillatiekolom met pannenspons te
vullen in plaats van de hals van de langhalskolf.
Ook zijn andere vloeistofmengsels te gebruiken. Methylbenzeen
en cyclohexaan vormen een nagenoeg ideaal mengsel
waarvan de partieeldruk van beide componenten evenredig is
aan het product van de dampdruk van de zuivere stof en de
molfractie in het vloeistofmengsel. In de praktijk wijken
mengsels af van het ideale mengsel, en zullen andere
destillatiecurves geven. Opmerkelijk zijn de azeotropische
(Grieks: a = niet, zeotroop = kokend met verandering)
mengsels, zoals:
Mengsel (kp zuivere component) kp azeotroop samenstelling azeotroop lagen
1-propanol (97,2°C) / methylbenzeen (110,6°C) 92,6°C 49,0% / 51,0% (m/m) 1
1-butanol (117,7°C) / water (100,0°C) 93,0°C 55,5% / 44,5% (m/m) 2
methylbenzeen (110,6°C) / water (100,0°C) 85,0°C 79,8% / 20,2% (m/m) 2
5-B2-2
1-propanol: R: 11; S: 7-16
1-butanol: R: 10-20; S: 16
Als een te destilleren mengsel dezelfde samenstelling heeft
als de azeotroop treedt er geen scheiding op. Vooral het
mengsel van methylbenzeen en water is interessant, omdat
het destillaat 79,9% van de hoogstkokende component bevat.
Daar waar zich twee lagen vormen is de samenstelling van de
damp eenvoudig na te gaan.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Literatuur
Bij de zuur–gekatalyseerde azeotropische verestering (experiment
D3 en E1) wordt azeotropie gebruikt om water en
ester van het reactiemengsel te scheiden.
Binas: tabel 40c
Williamson hoofdstuk 5: Distillation
Handbook
Antwoorden 1. Het kookpunt van methylbenzeen ligt volgens Binas
tabel 40c bij 384K (111°C); dat van cyclohexaan bij 354K
(81°C)
2. Cyclohexaan is de laagstkokende vloeistof
3. De eerste druppel bij 81°C, de laatste bij 111°C
4/5. De grafieken kunnen er als volgt uitzien:
5-B2-3
t
e
m
p
e
r
a
t
u
u
r
t
e
m
p
e
r
a
t
u
u
r
115
110
105
100
95
90
85
80
75
volume destillaat in druppels
ideale scheiding
slechte scheiding
6. Bovenin de kolom zal het condensaat rijker zijn aan
cyclohexaan dan onderin de kolom. Aan het eind van de
destillatie zal bij een goede scheiding de kolom met
methylbenzeen gevuld zijn.
7. Gefractioneerde destillatie geeft een betere scheiding.
Ruim de helft van de overgedestilleerde druppels is bruikbaar.
115
110
105
100
95
90
85
80
75
volume destillaat in druppels
5 cm kolom
geen kolom
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

5-B2-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Sublimatie
Scheiding van een mengsel
van koolstof en
benzeencarbonzuur
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
5-B3-1
Sublimatie is op microschaal een bruikbare zuiveringsmethode.
Van de zes verschillende veranderingen van aggregatietoestand
gaat echter de minste aandacht uit naar de twee die
bij de sublimatie een rol spelen. De leerlingen zullen dus
onbekend zijn met het verschijnsel, dat daardoor een zekere
fascinatie kan oproepen. De leerlingen leren in dit experiment
die twee veranderingen van aggregatietoestand kennen.
Sublimatie wordt in de opsomming van scheidingsmethoden
(havo F.80 en vwo F.135) niet expliciet genoemd.
Chemie 3 HV: aanvulling op hoofdstuk 2
Chemie overal 3 HV: aanvulling op hoofdstuk 4
Een lesuur.
✓ Mengsel van koolstof (actieve kool) en benzeencarbonzuur
(benzoëzuur): voeg zoveel benzeencarbonzuur aan
een portie kool toe dat het mengsel nog zeer donkergrijs
blijft
✓ Afzuigerlenmeyer
✓ Rubber speentje
✓ Centrifugebuis
✓ Afzuigring
✓ IJs: het mooiste is ijs uit een ijsmachine, maar
ijsklontjes in een plastic zak fijnstampen met een hamer
voldoet ook
✓ Horlogeglas
Benzeencarbonzuur: R: 20/21/22-42/43-36/37/38; S: 26-36
Actieve kool: R: 20-36/37/38; S: 22-26-36
Beide stoffen gelden als irriterend voor de huid, de ogen en de
ademhalingsorganen.
Het zijn ook voedseladditieven: benzeencarbonzuur (en dan
onder de naam benzoëzuur) als conserveermiddel (E210) en
kool als kleurstof (E153). Inademing van het fijnverdeelde
sublimaat moet echter voorkomen worden.
De afzuigring moet om de centrifugebuis geschoven worden:
zet daartoe de centrifugebuis op een werktafel met de punt
omhoog. Het kost wat moeite om de afzuigring over de
centrifugebuis te schuiven. Verwijderen gaat precies omgekeerd.
Zet de punt van de centrifugebuis dan niet op een harde
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
B3
Aanwijzingen

Uitbreidingen
Antwoorden op
de vragen
Literatuur
5-B3-2
ondergrond zoals een betegeld werkblad. U kunt de afzuigring
ook om de buis laten zitten.
Het sublimaat kan op zuiverheid gecontroleerd worden door
een bepaling van het smeltpunt.
Ook kunnen andere stoffen gezuiverd worden, zoals:
1,4-dichloorbenzeen (toiletblok), naftaleen, 2-bornanon (kamfer),
2-hydroxybenzeencarbonzuur (salicylzuur), caffeïne, of
een mengsel van jood en kaliumjodide.
1. Verdampen en condenseren.
2. Via het register: tabellen 15, 39B en 40. Bij een zelfde
druk kan een stof niet zowel een sublimatiepunt als een
smeltpunt hebben.
3. Het ijswater moet eerst door water van kamertemperatuur
worden vervangen om te voorkomen dat water uit de
lucht op de koude buis condenseert en het sublimaat vervuilt.
4. Bij een sublimatie op grote schaal kan het aangegroeide
sublimaat makkelijk terug in de kolf vallen. Herkristallisatie
zal dan de voorkeur genieten.
Williamson, p. 111.
Informatie over het gebruik van voedseladditieven:
M. Hanssen & J. Marsden, De E in je eten, Ede: Zomer en
Keuning, 1988.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Kolomchromatografie
Scheiding van
kaliumpermanganaat en
kaliumdichromaat
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Gevaren en
milieu
5-B4-1
Kolomchromatografie is een belangrijk middel bij het scheiden
van organische of biochemische stoffen. Hoewel kolomchromatografie
niet genoemd wordt in het examenprogramma,
vormt het een uitbreiding van de bij vwo wel genoemde
papier- en dunnelaagchromatografie.
De leerlingen leren dat mengsels met chromatografie niet
alleen analytisch, maar ook preperatief te scheiden zijn. In dit
experiment worden twee gekleurde ionen van anorganische
zouten gescheiden.
Kolomchromatografie wordt in de opsomming van
scheidingsmethoden (havo F.80 en vwo F.135) niet expliciet
genoemd.
Chemie 6V: microschaalversie van hoofdstuk 3, proef 9
Chemie overal: aanvulling bij 6V hoofdstuk 3.2
Een lesuur
✓ Te scheiden mengsel, bereid uit gelijke hoeveelheden
0,02 M kaliumpermanganaat en 0,02 M kaliumdichromaat
✓ Loopvloeistof: 0,5 M salpeterzuur
✓ Loopvloeistof: 1 M zwavelzuur
✓ 2 g aluminiumoxide voor kolomchromatografie,
neutraal, geactiveerd, 50-200 micron
✓ Trechter
✓ Glazen kolom
✓ Filtertip
✓ Kraantje
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ 3 erlenmeyers
kaliumpermanganaat R: 8-23/24/25-36/37/38; S: 17-26-27-
36/37/39
kaliumdichromaat R: 8-23/24/25-34-45; S: 53-17-26-27-
36/37/39
salpeterzuur R: 23/24/25-34; S: 26-45-36/37/39
zwavelzuur R: 49-23/24/25-36/37/38; S: 53-23-45-36/37/39-
3/7
aluminiumoxide R: 20-37; S: 22-38-36
De gekleurde fracties bevatten zware metalen. Laat de leerlingen
een veiligheidsbril dragen met het oog op spatten
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
B4
Aanwijzingen

Praktische
aanwijzingen
Uitbreidingen
Opmerkingen
5-B4-2
eluens. Het na afloop verzamelde kolommateriaal kan worden
geneutraliseerd; met natronloog kunnen alle anionen
uitgewassen worden.
De suspensie van 2 g aluminiumoxide moet genoeg zijn
voor een kolom van ongeveer 4 cm. Deze kolom geeft een
goede scheiding. Met een langere kolom neemt de proef meer
tijd in beslag.
Met kolomchromatografie kunnen vele mengsels, met name
van organische verbindingen, worden gescheiden. In de tweede
serie voorschriften wordt kolomchromatografie gebruikt
bij de isolatie van natuurstoffen; deze proef bereidt daar op
voor. Ook kunnen andere gekleurde anionen worden gekozen;
zie de opmerkingen hieronder.
Chromatografie werd voor het eerst gebruikt door de
Russische botanist Michael Tswett, die in 1906 plantenextracten
papierchromatografisch scheidde. Pas vijfentwintig
jaar later, met de opkomst van de biochemie, kwam de scheidingsmethode
weer in de belangstelling te staan. Tot vandaag
de dag is chromatografie een belangrijk middel bij het
scheiden van organische of biochemische stoffen. In twee
artikelen uit 1937 bespreekt Georg-Maria Schwab de scheiding
van (de ionen van) anorganische zouten. Hij gebruikte
een microkolom met aluminiumoxide. Een basische kolom
was in staat kationen te scheiden, een zure kolom anionen.
Schwab constateerde dat de fracties niet als volledig van
elkaar gescheiden banden door de kolom liepen, maar aaneengesloten
als aan elkaar grenzende banden. Volgens hem
berust de scheiding op verdringing van de aan het aluminiumoxide
geadsorbeerde ionen, en hij stelde de volgorde op
waarin de ionen elkaar verdringen:
kationen anionen
As 3+ OH –
Sb 3+ PO 4 3–
Bi 3+ F –
Cr 3+ /Fe 3+ /Hg 2+ [Fe(CN) 6 ] 4– /CrO 4 2–
UO 2 2+ SO 4 2–
Pb 2+ [Fe(CN) 6 ] 3– /Cr 2 O 7 2–
Cu 2+ Cl –
Ag + NO 3 –
Zn 2+ MnO 4 –
Co 2+ /Ni 2+ /Cd 2+ /Fe 2+ ClO 4 –
Tl + S 2–
Mn 2+
De kolomchromatografische scheiding van permanganaat en
dichromaat laat duidelijk gekleurde fracties zien. Het paarse
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Antwoorden op
de vragen
Literatuur
5-B4-3
permanganaat kan niet adsorberen aan de met salpeterzuur
gevulde kolom en wordt verdrongen door het kleurloze
nitraat. Het gele dichromaat komt pas in beweging als het
verdrongen wordt door het kleurloze sulfaat, en verdringt dan
op zijn beurt het nitraat.
1. Kaliumpermanganaat is paars en kaliumdichromaat is
oranje-geel.
2. Het paarse permanganaat zit in de eerste fractie; het
oranje-gele dichromaat in de tweede.
B. Jaffe, Crucibles: the story of chemistry, New York:
Dover 1976
G.-M. Schwab & K. Jockers, Anorganische Chromatographie
(I. Mitteilung), Angewandte Chemie 50 (1937) 546
G.-M. Schwab & G. Dattler, Anorganische Chromatographie
(II. Mitteilung) Säuretrennung, Angewandte Chemie 50
(1937) 691
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

5-B4-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Verschillende
koolwaterstoffen C1
Aanwijzingen
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
5-C1-1
Op basis van verschillen in de reacties van diverse
koolwaterstoffen met broom maken leerlingen een onderscheid
tussen verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen. Er
wordt ook een aantal uit de leefwereld bekende koolwaterstoffen
getest op het al dan niet verzadigd zijn.
Havo
C.37: “De kandidaat kan aangeven wat verstaan wordt onder verzadigde
en onverzadigde verbindingen”
C.38: “De kandidaat kan een verband leggen tussen de algemene
formule van een homologe reeks en de bijbehorende structuurformules:
- alkanen , - alkenen”
C.39: “De kandidaat kan van een aantal koolstofverbindingen
(…) de naam of namen (IUPAC) noemen en de structuurformule
geven: - alkanen , - alkenen”
C.40: “De kandidaat kan van de in eindterm 38 genoemde verbindingen
aangeven tot welke grotere klasse van verbindingen deze
behoren en de karakteristieke groep aangeven:
- koolwaterstoffen”
Vwo
C.42: “De kandidaat kan aangeven op welke wijze de vermoedelijke
aanwezigheid van een onverzadigde verbinding kan worden
nagegaan”
C.53: “De kandidaat kan een aantal onderdelen van een structuurformule
herkennen en benoemen: - enkele binding, - dubbele
binding”
C.54: “De kandidaat kan in een koolstofskelet structuurkenmerken
herkennen en benoemen: - verzadigd, - onverzadigd”
C.58: “De kandidaat kan van een aantal koolstofverbindingen
(…) de systematische naam (IUPAC) noemen en de structuurformule
geven: - alkanen , - alkenen”
C.60: “De kandidaat kan van de in eindterm 58 genoemde
verbindingen aangeven tot welke grotere klasse van verbindingen
deze behoren en de karakteristieke groepen aangeven:
- koolwaterstoffen”
Chemie 4H: hoofdstuk 1.8; 4V: hoofdstuk 3.2 (demonstratieproef
2)
Chemie overal 4H: hoofdstuk 6.2; 4V: hoofdstuk 6.3
Alleen in Chemie 4V is een experiment opgenomen ter
onderscheiding van verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen.
Minder dan 1 lesuur.
✓ Octaan
✓ 1-octeen
✓ Broomreagens: 3 %(v/v) broom in dichloormethaan (in
kleine hoeveelheden bereiden i.v.m. beperkte houdbaar-
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
Uitbreidingen
Antwoorden op
de vragen
5-C1-2
heid en bewaren in een bruine fles). Het gebruik van
druppelflesjes verkleint de kans op ongelukken. Er kan
ook broomwater 3 % (v/v) worden gebruikt.
✓ Enkele koolwaterstoffen uit het dagelijks leven, zoals
benzine, wasbenzine, rubber (wit of ongekleurd
elastiekje), paraffine-olie, polystyreen of polyetheen.
✓ Dichloormethaan
✓ Reageerbuisjes
✓ Injectiespuit 1 ml of pasteurpipet
Laat leerlingen nooit met zuiver broom werken! Houd bij het
maken van het broomreagens anti-broom bij de hand.
broom: R: 26-35; S: 7/9-26
dichloormethaan: R: 40; S: 23-24/25-36/37
octaan: R: 11; S: 9-16-29-33
1-octeen: R: 10-20/22-36/37/38; S: 16-26-36
Het bij dit experiment vaak gebruikte hexaan is vrij toxisch
en moet daarom ontraden worden. Het hier gebruikte octaan
is veel minder schadelijk.
Als lang wordt gewacht, ontkleurt het mengsel van octaan
met broom ook, doordat substitutie optreedt. In een lichte
omgeving (felle lamp, zonlicht) gebeurt dit binnen enkele
minuten.
Bij gebruik van broomwater moet circa 1 ml worden toegevoegd
en er moet steeds worden geschud om de waterlaag te
‘mengen’ met de organische laag. Broom gaat dan over van
de waterlaag naar de organische laag.
Het experiment kan uitgebreid worden met octyn en met een
aromaat (bijv. tolueen = methylbenzeen). 1-octyn (en ook de
meeste andere alkynen) is echter vrij prijzig.
De kookpunten van octaan en 1-octeen (en eventueel 1-octyn
en tolueen) kunnen worden bepaald om de gelijkenis in
fysische eigenschappen te laten zien (gebruik daarvoor de
kookpuntopstelling in 'kennismaking').
Er kunnen ook verzadigde en onverzadigde vetten en oliën
gebruikt worden, zoals kaarsvet, reuzel, slaolie, olijfolie en
boter. Vaste stoffen dienen eerst in wat dichloormethaan te
worden opgelost.
1. C (koolstof) en H (waterstof).
2. In de buis met octeen is een ontkleuring van het broom
zichtbaar.
3. Octeen reageert met broom, octaan niet.
4. De stoffen die in de reactie met broom ontkleuren zijn
onverzadigd. De stoffen die dat niet doen, zijn verzadigd.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Literatuur
5-C1-3
5. Octaan is C 8 H 18
H
H C
H
H
C
H
en 1-octeen is C 8 H 16
H
H
H
C C
Williamson, hoofdstuk 13.3.
H
H
H
H
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
H
C C C C C C H
H
H
H
H
H
H
C C C C C C H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H

5-C1-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Verschillende reactietypen
Reacties tussen broom en
koolwaterstoffen
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
5-C2-1
Op basis van verschillen in de reacties van octaan
respectievelijk 1-octeen met broom maken leerlingen een
onderscheid tussen de reactietypen ‘substitutie’ en ‘additie’.
De verwachting bij de gekozen aanpak is dat leerlingen op
basis van een aantal extra gegevens over de ontstane producten
zelf een reactievergelijking kunnen opstellen en het verschil
zien tussen substitutie van broom bij alkanen en additie
van broom bij alkenen.
De boeken sluiten hierop aan door informatie te geven over
reactiemechanismen en de invloed van UV-licht bij substituties.
Havo:
C.24: “De kandidaat kan typen reacties van koolstofverbindingen
noemen en aangeven wat de kenmerken van die
reacties zijn: - additie”
C.25: “De kandidaat kan uit gegevens afleiden tot welke van de
in eindterm 24 genoemde typen reacties een bepaalde reactie
behoort: - uit de vergelijking van de reactie, - uit gegevens over
beginstoffen en reactieproducten”
C.26: “De kandidaat kan aangeven dat alkenen kunnen reageren
met de volgende stoffen en aangeven welke producten daarbij
gevormd kunnen worden: - halogenen”
Vwo:
C.41: “De kandidaat kan de reactie van alkenen en andere
onverzadigde verbindingen met (…) halogenen als een additiereactie
beschrijven en de mogelijke producten van de reactie
geven”
(het begrip substitutiereactie is vervallen).
Chemie 4V: hoofdstuk 3.5 (proef 6) en hoofdstuk 3.6
(demonstratieproef 7)
Chemie Overal 4V: hoofdstuk 12.2 (experiment 39); 5H:
hoofdstuk 5.3 (experiment 30)
Minder dan een lesuur
✓ Octaan
✓ 1-octeen
✓ Broomreagens: 3 % (v/v) broom in dichloormethaan (in
kleine hoeveelheden bereiden i.v.m. de beperkte
houdbaarheid en bewaren in een bruine fles). Het
gebruik van druppelflesjes verkleint de kans op
ongelukken. Er kan ook broomwater 3 % (v/v) worden
gebruikt: er dient dan circa 1 ml te worden toegevoegd
en er moet flink worden geschud.
✓ 2 reageerbuisjes
✓ Injectiespuit 1 ml of pasteurpipet met speentje
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
C2
Aanwijzingen

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
Uitbreidingen
Antwoorden op
de vragen
5-C2-2
✓ Aluminiumfolie of zwart papier
✓ Lamp
✓ pH-papier
broom: R: 26-35; S: 7/9-26
dichloormethaan: R: 40; S: 23-24/25-36/37
octaan: R: 11; S: 9-16-29-33
1-octeen: R: 10-20/22-36/37/38; S: 16-26-36
Laat leerlingen nooit met zuiver broom werken! Houd bij het
maken van het broomreagens anti-broom bij de hand.
Het bij dit experiment vaak gebruikte hexaan is vrij toxisch
en moet daarom ontraden worden. Het hier gebruikte octaan
is veel minder schadelijk.
De reactie tussen broom en octaan verloopt niet altijd gemakkelijk.
Gebruik eventueel een UV-lamp om de reactie te
bevorderen of stel het reactiemengsel aan fel zonlicht bloot.
Het aantonen van waterstofbromidegas kan lastig zijn door de
kleine schaal waarop het experiment wordt uitgevoerd. Dit
kan door het ademen over de buis (er is dan een nevel
zichtbaar) of met een vochtig pH-papiertje.
Ook bij de bromering van onverzadigde koolwaterstoffen kan
waterstofbromide ontwijken. Er vindt dan substitutie plaats.
Als niet in te fel licht wordt gewerkt, valt te verwachten dat
uitsluitend additie plaatsvindt.
Bij gebruik van broomwater is het belangrijk om te schudden
om de waterlaag te ‘mengen’ met de organische laag.
Het experiment kan uitgebreid worden door ook 1-octyn en
methylbenzeen (tolueen) met broom te laten reageren. Octyn
vertoont dezelfde reactie als octeen. Methylbenzeen reageert
alleen in licht en vertoont dus substitutie, doch geen additie.
Met dit laatste experiment kan het bijzondere karakter van
aromaten worden geïllustreerd.
1. Chemie noemt de volgende koolwaterstoffen:
(in hoofdstuk 1 van deel 4H:) alkanen, alkenen, alkynen,
verzadigde, onverzadigde en cyclische koolwaterstoffen en
benzeen als voorbeeld van een apart type;
(in hoofdstuk 3 van deel 4V:) alkanen, alkenen, alkynen,
aromaten, verzadigde, onverzadigde en cyclische koolwaterstoffen.
Chemie overal noemt:
(in hoofdstuk 6 van deel 4H:) cyclisch vs. acyclisch,
verzadigd vs. onverzadigd, vertakt vs. onvertakt, en noemt
alkanen, alkenen, alkadiënen, cycloalkanen en cycloalkenen;
(in hoofdstuk 6 van deel 4V:) aromatisch vs. alifatisch,
cyclisch vs. acyclisch, verzadigd vs. onverzadigd, vertakt vs.
onvertakt, en noemt alkanen, alkenen, alkynen, alkadiënen,
cycloalkanen en aromaten.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

H
H C
H
H
H
C
H
H
H
H
H
2. Octaan behoort tot de onvertakte alkanen (verzadigd,
acyclisch).
Octeen behoort tot de onvertakte alkenen (onverzadigd,
acyclisch).
3. C 8 H 18 en C 8 H 16 .
4. octaan:
H
H C
1-octeen:
H
H
H
H
C C
H
C
H
H
H
H
H
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
H
C C C C C C H
H
H
H
H
H
H
C C C C C C H
H
5. Alleen in de buis die wordt belicht, treedt een reactie op.
6. Het produkt is C 8 H 17 Br.
7. C 8 H 18 + Br 2 → C 8 H 17 Br + HBr
Het antwoord: C 8 H 18 + Br 2 → C 8 H 16 + 2 HBr voldoet niet
aan de gegeven voorwaarde.
8.
H
C C C C C C H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
+ Br →
2
H
H
H
H
H
H
H C
Er kunnen 4 mogelijke isomeren van monobroomoctaan
ontstaan.
Er kan ook dibroom-, tribroomoctaan etc. ontstaan.
9. Dit is een voorbeeld van een substitutiereactie.
10. In beide buizen treedt een reactie op.
11. Er treedt hier een andere reactie op omdat bij deze reactie
geen licht nodig is om de reactie te laten verlopen.
12. C 8 H 16 + Br 2 → C 8 H 16 Br 2
C C C C C C C C H + Br → 2
H
Literatuur
5-C2-3
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
H
H H
H
H
C C
Br Br
13. Dit is een voorbeeld van een additiereactie.
Williamson: hoofdstuk 13.3.
H
H
H
H
H
C C C C C C Br + HBr
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C C C C C C H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H

5-C2-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Het onderscheiden van
isomeren
Twee verschillende stoffen
met formule C4H10O Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
5-C3-1
Dit experiment geeft een illustratie van het begrip isomerie.
In dit geval is er sprake van karakteristieke (functionele-)
groep-isomerie, namelijk van ethers en alcoholen. We kunnen
dit aan de orde stellen bij de behandeling van de karakteristieke
groep. Hiermee kan voor leerlingen het begrip
isomerie een grotere betekenis krijgen: het is niet alleen een
verschil in structuurformules, maar vooral ook een verschil
in (chemische en fysische) eigenschappen tussen stoffen met
gelijke molecuulformule.
Er wordt gewezen op de analogie van de reactie van alcoholen
met natrium en de reactie van water met natrium. Hiermee
kunnen leerlingen de structuurformules met OH-groep
onderscheiden van die waarin een OH-groep ontbreekt.
Daarnaast worden in dit experiment enkele karakteristieke
eigenschappen van ethers (alkoxyalkanen) en alcoholen
getoond.
Vwo C.58:
“De kandidaat kan van een aantal koolstofverbindingen (…) de
systematische naam (IUPAC) noemen en de structuurformule
geven: (…) - alkanolen; - alkoxyalkanen (…)”
Vwo C.68:
“De kandidaat kan overeenkomsten en verschillen in eigenschappen
van isomeren aangeven en in verband brengen met de
structuur: - smelt- en kookpunten; - reactiviteit (…)”
De term ‘alkoxyalkanen’ is niet opgenomen in het havoprogramma.
Chemie 5V: hoofdstuk 3.2 (demonstratieproef 1)
Chemie overal 5V: hoofdstuk 8.3 (experiment 34)
Een lesuur
✓ 1-butanol
✓ Watervrije ethoxyethaan (diethylether). Deze kan watervrij
gemaakt en gehouden worden door drogen op molsieves.
Commercieel verkregen ether is vaak vochtig.
✓ Natrium: een korreltje natrium ter grootte van een
speldenknop is voldoende
✓ Jones reagens: los 13,4 gram chroom(VI)oxide in
11,5 ml geconcentreerd zwavelzuur (dit lost zeer langzaam
op!) en voeg dit voorzichtig toe aan ca. 30 ml
water. Breng het volume op 50 ml.
✓ Reageerbuisjes
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
C3
Aanwijzingen

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
Uitbreidingen
Antwoorden op
de vragen
5-C3-2
✓ Horlogeglas
✓ Druppelpipetje (voor Jones reagens)
ethoxyethaan: R: 12-19; S: 9-16-29-33
Ethoxyethaan vormt bij luchtcontact na enige tijd explosieve
peroxiden.
natrium: R: 11-14/15-34; S: 8-16-43B
Door de geringe hoeveelheid is het werken met natrium
verantwoord. Zelfs bij contact met water zijn er niet veel
gevaren.
chroom(VI)oxide: R: 8-35-40; S: 28
geconcentreerd zwavelzuur: R: 35; S: 2-26-30
Laat leerlingen niet zelf Jones reagens maken. Dit bevat het
giftige chroom(VI)oxide en geconcentreerd zwavelzuur.
In plaats van met Jones reagens kan ook worden gewerkt met
een mengsel van gelijke volumes 1 M kaliumdichromaat en
4 M zwavelzuur (zie Chemie overal).
Ook de reactie met Lucas reagens (zie experiment C4) kan
gebruikt worden voor het aantonen van de OH-groep.
Dit experiment kan als een geheel worden beschouwd met
experiment C4, waar de vier isomere alcoholen C 4 H 9 OH
worden onderscheiden.
H
H C C
H
1. Er zijn zeven isomeren met de formule C 4 H 9 OH:
vier alcoholen:
H
H
H
C
H
1-butanol (n-butanol)
H
H C C
H
CH 3
H
H
C
H
C
H
OH
2-methyl-1-propanol (isobutanol)
H
OH
H C C
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
H
H
H
H
OH
C
H
H
C
H
2 - butanol (sec - butanol)
CH 3
CH 3
C OH
CH 3
2-methyl-2-propanol (t - butanol)
H

H
H C C
H
H
en drie alkoxy-alkanen:
H
H
H C C
H
H
O C
H
ethoxyethaan (diethylether)
H
H
H
C
H
H H
C
H
O C
1-methoxypropaan (methylpropylether)
H
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
H
H
CH 3
H C O C H
CH 3
2-methoxypropaan (methylisopropylether)
2. Water reageert heftig met natrium onder vorming van
waterstofgas:
2 H 2 O (l) + 2 Na (s) → 2 Na + (aq) + 2 OH – (aq) + H 2 (g)
3. De vier alcoholen reageren op soortgelijke wijze dankzij
de OH-groep:
2 C 4 H 9 OH (l) + 2 Na (s) → 2 Na + (C 4 H 9 O - ) (solv) + H 2 (g)
butanol natriumbutanolaat
4. De tabel zou er als volgt uit kunnen zien:
1-butanol ethoxyethaan
geur alcoholachtig ziekenhuislucht
vluchtigheid niet erg vluchtig zeer vluchtig
mengbaarheid met water wel niet
reactie met natrium wel niet
reactie met Jones reagens wel niet
Literatuur
5-C3-3
5. Zie tabel bij 4.
6. Zie vraag 1.
Williamson, hoofdstuk 70.
H
H

5-C3-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Het onderscheiden van
isomere alcoholen C4
Aanwijzingen
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
5-C4-1
Er is in dit experiment gekozen voor een identificatieprobleem
van vier isomere alcoholen op basis van een aantal
typerende eigenschappen. Hierbij komen aan de orde de oxidatiemogelijkheid
van alcoholen en de substitutie van de
alcoholgroep door chloride.
Met dit experiment wordt tevens een verduidelijking van het
begrip isomerie nagestreefd, waarbij men kan laten zien dat
isomerie meer is dan een verschil in structuurformules en dat
er een verschil in eigenschappen aan ten grondslag ligt.
Vwo:
C.43: “De kandidaat kan aangeven welke soorten alcoholen
(primair, secundair, tertiair) kunnen reageren met een oxidator
en welke producten daarbij gevormd kunnen worden”
C.58: “De kandidaat kan van een aantal koolstofverbindingen
met een ketenlengte van maximaal 6 koolstofatomen de systematische
naam (IUPAC) noemen en de structuurformule geven: (…),
alkanolen, (…), alkanalen, alkanonen, (…)”
C.65: “De kandidaat kan aangeven wat men onder verschillende
soorten isomeren verstaat, deze herkennen en voorbeelden ervan
geven: (…), - structuurisomeren, (…)”
C.68: “De kandidaat kan overeenkomsten en verschillen in
eigenschappen van isomeren aangeven en in verband brengen
met de structuur: (…), - reactiviteit, (…)”
De nucleofiele substitutiereactie komt niet in het
vwo-programma voor.
In het havo-programma komen de oxidatie van alcoholen en
de stofklassen alkanalen en alkanonen niet voor.
Chemie 5V: hoofdstuk 6.7 (proef 18)
Chemie overal 5V: hoofdstuk 8.3 (experiment 33)
Twee lesuren (bij taakverdeling is het experiment in een
lesuur af te ronden).
✓ 1-butanol
✓ 2-butanol
✓ 2-methyl-1-propanol
✓ 2-methyl-2-propanol
✓ Jones reagens. Los 13,4 gram chroom(VI)oxide op in
11,5 ml geconcentreerd zwavelzuur (dit lost zeer langzaam
op!) en voeg dit voorzichtig toe aan circa 30 ml
water. Breng het volume op 50 ml.
✓ Lucas reagens. Los 76 gram watervrij zinkchloride op in
50 ml op 5°C gekoeld geconcentreerd zoutzuur.
✓ Zandbad
✓ Reageerbuisjes
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
Uitbreidingen
Opmerkingen
5-C4-2
✓ Kurkje
✓ Druppelpipetje (voor reagentia)
✓ Microschaal-kookpuntopstelling (zie experiment A3)
Alle te gebruiken alcoholen zijn brandbaar en werken
irriterend:
1-butanol: R: 10-20; S: 16
2-butanol: R: 10-20; S: 16
2-methyl-1-propanol: R: 10-20; S: 16
2-methyl-2-propanol: R: 11-20; S: 9-16
Jones reagens bevat dichromaat en zwavelzuur.
Chroom (VI) verbindingen zijn giftig; zwavelzuur is sterk
bijtend:
chroom(VI)oxide: R: 8-35-40; S: 28
geconcentreerd zwavelzuur: R: 35; S: 2-26-30
Lucas reagens is zinkchloride in geconcentreerd zoutzuur.
Lucas reagens is bijtend.
zinkchloride: R: 34; S: 7/8-28-45
geconcentreerd zoutzuur: R: 34-37; S: 2-26
Afval van onderdeel A in organisch afval (OOS: overige organische
stoffen); afval van onderdelen B en C in het afvalvat
voor zware metalen (ZM).
In plaats van met Jones reagens kan ook worden gewerkt met
een mengsel van gelijke volumes 1 M kaliumdichromaat en
4 M zwavelzuur (zie Chemie overal). Ook kaliumpermanganaat-oplossing
is bruikbaar (zie Chemie).
Er kan naar een verklaring worden gevraagd voor de
verschillen in kookpunt en mengbaarheid met water.
De testreacties met Lucas reagens kunnen ook gebruikt
worden om andere isomere alcoholen te onderscheiden,
bijvoorbeeld 1-propanol en 2-propanol.
De hier aan de orde zijnde typen isomerie zijn plaatsisomerie
en skeletisomerie: 1-butanol en 2-butanol zijn plaatsisomeren;
ook 2-methyl-1-propanol en 2-methyl-2-propanol zijn
plaatsisomeren; en 1-butanol en 2-methyl-1-propanol zijn
skeletisomeren.
De reactie met Lucas reagens is een illustratie van een
nucleofiele substitutiereactie. De reactie die plaatsvindt met
het mengsel van zoutzuur en zinkchloride is een eerste ordenucleofiele
substitutie (S N 1).
Voor 2-methyl-2-propanol is het opgestelde mechanisme:
(CH 3 ) 3 C–OH + H + → (CH 3 ) 3 C–OH 2 +
(CH 3 ) 3 C–OH 2 + → (CH3 ) 3 C + + H 2 O
(CH 3 ) 3 C + + Cl – → (CH 3 ) 3 C–Cl
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Antwoorden op
de vragen
5-C4-3
De snelheid van de reactie wordt bepaald door de stabiliteit
van het intermediaire carbo-kation R + . De stabiliteit is het
grootst voor tertiaire carbo-kationen, het kleinst voor
primaire. De substitutie verloopt dus het snelst bij
2-methyl-2-propanol, en niet bij 1-butanol. Het zinkchloride
heeft een rol als katalysator. Het bindt aan het alcohol. Het
tertiaire alcohol reageert ook vlot in afwezigheid van zinkchloride.
De reactie is zichtbaar doordat een troebeling
optreedt.
H
H C C
H
1. De alcoholen:
H
H
H
C
H
1-butanol (n-butanol)
H
H C C
H
CH 3
H
H
C
H
C
H
OH
2-methyl-1-propanol (isobutanol)
H
H C C
H
H
OH
H C C
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
H
H
H
H
OH
C
H
H
C
H
2 - butanol (sec - butanol)
CH 3
CH 3
C OH
CH 3
2-methyl-2-propanol (t - butanol)
2. 1-butanol en 2-methyl-1-propanol zijn primaire
alcoholen, 2-butanol is een secundair alcohol en
2-methyl-2-propanol is een tertiair alcohol.
3. 1-butanol, 2-butanol en 2-methyl-1-propanol zijn
oxideerbaar. De respectievelijke oxidatieproducten:
H
H
butanal
H
C
H
C
H
O
H
H C C
H
CH 3
H
H
H C C
C
2-methyl-propanal
H
O
H
H
H
butanon
O
H
C C
H
H
H

H
H C C
H
H
4. De chlorering verloopt het snelst bij 2-methyl-
2-propanol en het langzaamst bij de primaire alcoholen
1-butanol en 2-methyl-1-propanol. De chloreringsproducten:
H
H
H C C
H
CH 3
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
Cl
Cl
H C C
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
H
H
CH 3
H
H
Cl
C
H
CH 3
C Cl
CH 3
5. De eigenschappen van de alcoholen zijn in de volgende
tabel weergegeven:
eigenschappen 1-butanol 2-butanol 2-methyl-1-propanol 2-methyl-2-propanol
kookpunten 118°C 100°C 108°C 83°C
mengbaarheid met
water
niet niet niet goed
Jones reagens wel wel wel niet
Lucas reagens niet na verwarming niet bij kamertemperatuur
Literatuur
5-C4-4
6. Zie tabel.
Williamson, hoofdstuk 70.
H
C
H
H

Gebruik van een
katalysator
Bereiding van
1-butylethanoaat
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Gevaren en
milieu
5-D1-1
De leerlingen onderzoeken aan de hand van een vergelijkend
experiment de functie van een katalysator.
Havo E.60 en vwo E.95:
“De kandidaat kan aangeven dat door het beïnvloeden van de
reactiesnelheid bij (industriële) processen een bepaald product
kan worden verkregen of goedkoper kan worden geproduceerd.”
Havo F.76 en vwo F.130:
“De kandidaat kan uitleggen welke rol andere stoffen bij een chemisch
proces kunnen spelen -katalysator.”
Vwo E.120:
“De kandidaat kan van een aantal factoren uitleggen op welke
wijze deze de snelheid waarmee een gegeven evenwicht zich
instelt, beïnvloeden: katalysator, temperatuur.”
Chemie 5V: hoofdstuk 3.4, demonstratieproef 5; 5H:
hoofdstuk 6.3, demonstratieproef 2
Chemie overal 5H: hoofdstuk 5.5, experiment 32 (demonstratie);
5V: hoofdstuk 8.6
Een lesuur
✓ 1-butanol (kp 118°C)
✓ Ethaanzuur (azijnzuur) (kp 118°C)
✓ Geconcentreerd zwavelzuur (druppelflesje)
✓ 1 ml injectiespuit
✓ Langhalskolf
✓ Kooksteentje
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ Terugvloeikoeler
✓ Septum
✓ Dunne injectienaald
✓ Stopwatch of horloge
✓ Erlenmeyer
1-butanol: R: 10-20; S: 16 (brandbaar, irriteert huid, ogen
en de luchtwegen. De stof kan via de huid worden opgenomen.)
ethaanzuur: R: 10-35; S: 23-26-45 (brandbaar, kan met
lucht een explosief mengsel vormen. Reageert heftig met
basen onder warmteontwikkeling. De stof is bijtend voor de
luchtwegen, huid en ogen.)
zwavelzuur: R: 35; S: (1/2-)26-30-45 (Kan ernstige
brandwonden veroorzaken, reageert heftig met water en basen
onder ontwikkeling van warmte, tast papier en textiel aan.)
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
D1
Aanwijzingen

Praktische
aanwijzingen
Uitbreidingen
5-D1-2
1-butylethanoaat: R: 10 (brandbaar, kan met lucht een
explosief mengsel vormen. De stof irriteert de luchtwegen en
ogen.)
Afval van alle stoffen gaat in het vat voor overige organische
stoffen (OOS).
Naast zwavelzuur zijn ook andere katalysatoren te gebruiken,
zoals zure kationenwisselaars (b.v. Dowex ® 50X2-100 of
Amberlyst ® 15) en Zeoliet Y (Lesbrief ‘Proeven met
zeolieten’). Zeoliet Y wordt geactiveerd als katalysator door
gedurende twee uur te verhitten bij 300˚C. Activering van de
katalysator kan ook in een magnetron. Aan het reactiemengsel
wordt van deze katalysatoren toegevoegd: 100 mg Zeoliet
Y of 200 mg Dowex.
Het zandbad moet meteen aan het begin van de les aangezet
worden! De zandbaden moeten zo worden afgesteld, dat de
temperatuur rond de 180-200˚C ligt. Tijdens de reactie moet
de vloeistof rustig refluxen, de condensatie mag niet hoger
komen dan tot 1 / 3 van de terugvloeikoeler. Als de damp tot
bovenin de terugvloeikoeler komt, zal een deel van het
reactiemengsel kunnen ontwijken via de naald in het septum.
Het septum kan door langdurig contact met 1-butylethanoaat
worden aangetast (zie ook bij ‘opmerkingen’). De kunststof
onderdelen moeten daarom goed worden schoongemaakt met
een beetje aceton en buiten de opbergkoffer uitdampen. De
eventueel in de kunststof opgeloste 1-butylethanoaat kan zo
verdampen.
✃ De Dowex kan geregenereerd worden. Laat de leerlingen
voorzichtig de inhoud van de kolf in het juiste afvalvat
schenken zodat de katalysator en kooksteentje achterblijven
in de kolf. De rest van de ester kan uit de kolf worden
verwijderd door voorzichtig spoelen met een beetje aceton.
Laat de leerlingen de Dowex en de kooksteentjes met water
uit de kolf spoelen en inleveren. U kunt de verzamelde
Dowex ontdoen van de kooksteentjes en op een filter wassen
met water. Laat de op een stuk filtreerpapier drogen. De gedroogde
Dowex kan daarna in een aparte voorraadpot worden
bewaard.
De invloed van de temperatuur op de reactiesnelheid kan ook
worden onderzocht: u kunt een verestering bij kamertemperatuur
inzetten, met en zonder katalysator. Vergelijk klassikaal
na een week het resultaat: de kolf met de katalysator ruikt
duidelijk naar ester, de kolf zonder katalysator niet.
De klas kan in meerdere groepen worden opgedeeld als er
meerdere katalysatoren worden gebruikt. Elke groep gebruikt
dan een andere (of geen) katalysator.
Als er snel gewerkt wordt, kan een leerlingen-tweetal in een
lesuur de proeven met en zonder katalysator uitvoeren. Om
tijd te winnen is het dan handig de leerlingen de beschikking
te geven over twee langhalskolven en twee terugvloeikoelers:
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Opmerkingen
Antwoorden op
de vragen
Literatuur
5-D1-3
tijdens de eerste reactie kan de volgende opstelling worden
klaargemaakt.
Er is in dit experiment gekozen voor de synthese van
1-butylethanoaat, in overeenstemming met de macrouitvoering
zoals beschreven in de diverse schoolboeken.
1-Butylethanoaat lost echter op in veel kunststoffen en kan
hierdoor ook een nadelige invloed hebben op de levensduur
van bijvoorbeeld de septa. Dit experiment is in principe ook
met een andere ester uit te voeren. Zie voor suggesties
experiment E1: “Esters: geuren en smaken”.
1.
O
R C O H
+ H O R' R C O R' +
2. Bij de verestering zonder katalysator is (nog) geen
specifieke esterlucht te ruiken, bij de verestering met katalysator
wel. De reactie verloopt dus een stuk sneller in de
aanwezigheid van een katalysator.
3. De reactie verloopt veel sneller als er een katalysator
aanwezig is, dus het gebruik van een katalysator bij deze
reactie is verstandig als je sneller een product wilt hebben.
A. Kerkstra e.a.: Proeven met Zeolieten, Naaldwijk:
Interconfessioneel Westland College, 2e druk (1996).
Verkrijgbaar via Stichting C 3 .
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
O
H O H

5-D1-4
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Bepaling van de
evenwichtsconstante van
een verestering
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
Verestering
Benodigdheden
Titratie
5-D2-1
Zoals veel reacties in de organische scheikunde, is de veresteringsreactie
een evenwichtsreactie. De evenwichtsconstante
kan experimenteel bepaald worden door het gehalte aan
carbonzuur in zowel een blancomengsel als in een evenwichtsmengsel
te bepalen. Door wegend te titreren kan een
hoge graad van nauwkeurigheid bereikt worden.
Havo E.70 en vwo E.122:
“De kandidaat kan voor een gegeven evenwichtsreactie van een
homogeen evenwicht de evenwichtsvoorwaarde geven.”
Havo E.71 en vwo E.124:
“De kandidaat kan rekenen aan evenwichten, gebruik makend
van de evenwichtsvoorwaarde.”
Chemie overal 5V: hoofdstuk 8.6, experiment 37 (demonstratie);
5H: hoofdstuk 5.5
Chemie 5V: hoofdstuk 3.4 ; 5H: hoofdstuk 6.3
Twee lesuren
✓ Equimolair mengsel van 1-butanol (kp 118°C) en
ethaanzuur (azijnzuur) (kp 118°C)
✓ 150 mg katalysator (Dowex ® 50X2-100 kationenwisselaar)
✓ 1 ml injectiespuit
✓ Langhalskolf
✓ Kooksteentje
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ Terugvloeikoeler
✓ Septum
✓ Dunne injectienaald
✓ Stopwatch of horloge
✓ Bakje met ijs
✓ Bekerglas voor het inleveren van de katalysator
✓ Ethanol
✓ Demiwater
✓ Fenolftaleïne indicator-oplossing
✓ 0,1 M natronloog
✓ 1 ml injectiespuit
✓ 2 maatkolven van 25 ml
✓ Pasteurpipet met rechte punt
✓ Pipetballonnetje
✓ 3 erlenmeyers van 10 ml
✓ Glazen trechter
✓ Rond filtreerpapier
✓ Erlenmeyer 50 of 100 ml (voor de filtratie)
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
D2
Aanwijzingen

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
5-D2-2
1-butanol: R: 10-20; S: 16 (brandbaar, irriteert huid, ogen
en de luchtwegen. De stof kan via de huid worden
opgenomen.)
ethaanzuur: R: 10-35; S: 23-26-45 (brandbaar, kan met
lucht een explosief mengsel vormen. Reageert heftig met
basen onder warmteontwikkeling. De stof is bijtend voor de
luchtwegen, huid en ogen.)
1-butylethanoaat: R: 10 (brandbaar, kan met lucht een
explosief mengsel vormen. De stof irriteert de luchtwegen en
ogen.)
Afval van alle stoffen gaat in het vat voor overige organische
stoffen (OOS).
Als katalysator kunnen in principe ook andere zure
kationenwisselaars, zoals bijvoorbeeld Amberlyst ® 15,
worden gebruikt. Test wel van tevoren een keer of de
katalysator een goed resultaat geeft! Zie ook bij ‘opmerkingen’.
Het voorschrift voor dit experiment bestaat uit twee delen.
De leerlingen beginnen met het voorschrift ‘verestering’. Als
de veresteringsreactie is ingezet, is er tijd om de blanco te
titreren. Het voorschrift hiervoor staat in het deel ‘titratie’.
Na afloop wordt dit voorschrift ook gebruikt voor de titratie
van het reactiemengsel. Voor de verestering is (inclusief de
voorbereidingen, de reactietijd en het afmeten in de maatkolf)
minstens een lesuur nodig. Om tijd te sparen kan de
reactietijd worden verkort: de gevonden waarde voor K zal
daardoor wel kleiner zijn (na 15 minuten refluxen wordt een
waarde van ongeveer 1 gevonden). Ook kan de Dowex van
tevoren voor de leerlingen in de kolfjes worden afgewogen.
In een tweede lesuur kan de titratie van het reactiemengselen
eventueel ook de blanco- worden uitgevoerd.
Het zandbad moet meteen aan het begin van de les aangezet
worden! De temperatuur van het zandbad is bij voorkeur
ongeveer 180°C, en niet warmer dan 200°C. Tijdens de
verestering moet erop gelet worden, dat het mengsel rustig
refluxt. De damp mag niet hoger komen dan tot 1 / 3 van de
terugvloeikoeler. Als de damp tot bovenin de terugvloeikoeler
komt, zal een deel van het reactiemengsel kunnen
ontwijken via de naald in het septum. Ook kan het septum
door het langdurige contact met 1-butylethanoaat worden
aangetast (zie ook bij ‘opmerkingen’). De kunststof
onderdelen moeten schoongemaakt worden met een beetje
aceton en buiten de opbergkoffer uitdampen. De eventueel in
de kunststof opgeloste 1-butylethanoaat kan zo verdampen.
Als de proef in twee afzonderlijke lesuren wordt uitgevoerd,
is het belangrijk dat het reactiemengsel na het afvullen in de
25 ml maatkolf wordt gefiltreerd. Eventueel aanwezige
Dowex heeft namelijk een grote invloed op het reactieevenwicht
tijdens het bewaren. Als alternatief op het filtreren
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Uitbreidingen
Opmerkingen
5-D2-3
kunnen leerlingen ook een deel van de inhoud van de
maatkolf voorzichtig overschenken zodat de Dowex
achterblijft, en dit gebruiken voor de titratie. Als het
mengsel direct wordt getitreerd (blokuur) kan deze stap
worden overgeslagen. Er moet wel op worden gelet, dat er
geen Dowex in het titratiemengsel aanwezig is, aangezien de
katalysator dan ook als zuur wordt getitreerd!
De Dowex kan (samen met de kooksteentjes) in water
worden ingezameld voor hergebruik. De Dowex wordt
centraal afgefiltreerd en ontdaan van de kooksteentjes en
vervolgens gewassen met water. De Dowex wordt kan na
droging op een filtreerpapiertje in een apart potje worden
bewaard.
Voor de titratie van de blanco is ongeveer 1,3 ml natronloog
nodig, voor de titratie van het reactiemengsel ongeveer
0,5 ml.
De beschreven titratiemethode is op microschaal. De
concentratie van de titrant is hoog (0,1 M) in verhouding tot
de te titreren hoeveelheid zuur. Dit leidt echter toch tot
reproduceerbare waarden voor de evenwichtscontante. De
titratie kan natuurlijk ook op macroschaal worden uitgevoerd
met een buret. Gebruik dan minder geconcentreerde
natronloog. Er moet dan wel gebruik gemaakt worden van
grotere erlenmeyers (titreerkolven) of bekerglazen (50 ml).
In een blokuur is het mogelijk om verschillende leerlingen
verschillende reactietijden (bijvoorbeeld: 10, 20, 30, 40
minuten) voor de verestering op te geven. Op deze manier
wordt de ligging van het evenwicht als functie van de tijd
weergegeven.
Voor K worden na 30 minuten veresteren waarden van
ongeveer 3 gevonden. De literatuurwaarde (Williamson) is
ongeveer 4.
Er is in dit experiment gekozen voor de synthese van
1-butylethanoaat, in overeenstemming met de macro-uitvoering
zoals beschreven in Chemie overal 5V.
1-Butylethanoaat lost echter in veel kunststoffen op en kan
hierdoor ook een nadelige invloed hebben op de levensduur
van bijvoorbeeld de septa. De proef is in principe ook met
een andere ester uit te voeren, bijvoorbeeld 1-propylethanoaat
(peer) of 1-octylethanoaat (sinaasappel).
Zeoliet Y (lesbrief ‘Proeven met Zeolieten’) is voor deze
proef niet geschikt als katalysator, omdat het te fijn verdeeld
is. Hierdoor is de zeoliet na de verestering niet meer uit de
oplossing te verwijderen. Er wordt momenteel aan gewerkt
om zeoliet Y in een minder fijn verdeelde vorm beschikbaar
te krijgen.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Antwoorden op
de vragen
Literatuur
5-D2-4
Een druppel geconcentreerd zwavelzuur is niet geschikt als
katalysator omdat de hoeveelheid niet te verwaarlozen is ten
opzichte van de hoeveelheid ethaanzuur.
1. 1-butanol + ethaanzuur ¯ı 1-butylethanoaat + water
K = [1butylethanoaat][water]
[1-butanol][ethaanzuur]
2. Na instelling van het evenwicht is nog x—y mol van de
uitgangsstoffen aanwezig in het reactiemengsel.
3. Voor de evenwichtscontstante K geldt:
y
K =
2
(x − y) 2
4. De waarde van de blancobepaling is x, de waarde van de
evenwichtsbepaling is x— y. Dus y is de waarde van de
blancobepaling minus de waarde van de evenwichtsbepaling.
5. Voor de evenwichtscontstante K geldt:
y
K =
2
(x − y) 2
Vul in deze formule in (zie antwoord bij 4):
y = Vblanco− Vevenwicht; x − y = Vevenwicht. 6/7. De antwoorden zijn afhankelijk van het experiment.
8. De evenwichtsconstante is volgens de literatuur 4, de
zelf gevonden waarde zal ongeveer 3 zijn. De bijbehorende
waarden voor y zijn dan voorK = 4: y = 0,66x en voor
K = 3: y = 0,63x. Deze waarden verschillen nauwelijks van
elkaar, het evenwicht heeft zich dus nagenoeg ingesteld.
A. Kerkstra e.a.: Proeven met Zeolieten, Naaldwijk:
Interconfessioneel Westland College, 2e druk (1996).
Verkrijgbaar via Stichting C 3 .
Williamson, hoofdstuk 27: Esterification.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Beïnvloeding van een
evenwicht
Zuur-gekatalyseerde
‘azeotropische’ verestering
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
5-D3-1
Door het onttrekken van een reactant aan een evenwichtsmengsel
ontstaat een aflopende reactie. Bij de vorming van
1-butylethanoaat kan dat door gebruik te maken van het
verschijnsel azeotropie. Drie componenten van het
reactiemengsel vormen een azeotroop, waardoor niet alleen
het product water wordt afgedestilleerd maar ook de hoger
kokende componenten 1-butanol en 1-butylethanoaat.
Havo E.61:
“De kandidaat kan uitleggen dat door het onttrekken van een
reactant bij (industriële) processen een bepaald product kan
worden verkregen of goedkoper kan worden geproduceerd.”
Vwo E.96:
“De kandidaat kan beschrijven hoe met behulp van maatregelen
die de evenwichtsligging beïnvloeden bij (industriële) processen
een bepaald product kan worden verkregen of goedkoper kan
worden geproduceerd.”
Havo E.69:
“De kandidaat kan uitleggen dat door het onttrekken van een
reactant een aflopende reactie ontstaat.”
Vwo E.119:
“De kandidaat kan beschrijven op welke wijze een aflopende
reactie kan worden verkregen bij een evenwicht.”
Bij uitbreiding:
Vwo E.121:
“De kandidaat kan uitleggen met behulp van de evenwichtsvoorwaarde
of de evenwichtssituatie kan worden beïnvloed door - de
aanwezigheid van een katalysator.”
Vwo E.123:
“De kandidaat kan van een aantal factoren aangeven of deze de
waarde van de evenwichtsconstante beïnvloeden - katalysator.”
Chemie 5V: hoofdstuk 3.4; 5H: hoofdstuk 6.3
Chemie overal 5V: hoofdstuk 8.6; 5H: hoofdstuk 5.5
Een lesuur
✓ 1,5 ml equimolair mengsel van 1-butanol (kp = 118°C)
en ethaanzuur (azijnzuur) (kp = 118°C)
✓ 200 mg katalysator (Dowex ® 50X2-100 kationenwisselaar)
✓ 3 ml injectiespuit
✓ Korthalskolf
✓ Kooksteentje
✓ Verbindingsstuk met staafje
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
D3
Aanwijzingen

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
5-D3-2
✓ T-stuk
✓ Kurkje (passend op T-stuk)
✓ Verbindingsstuk
✓ Terugvloeikoeler
✓ Septum
✓ Dunne injectienaald
✓ Erlenmeyer
✓ Bekerglas voor het inleveren van de katalysator
1-butanol: R: 10-20; S: 16 (brandbaar, irriteert huid, ogen
en de luchtwegen. De stof kan via de huid worden
opgenomen.)
Ethaanzuur: R: 10-35; S: 23-26-45 (brandbaar, kan met lucht
een explosief mengsel vormen. Reageert heftig met basen
onder warmteontwikkeling. De stof is bijtend voor de
luchtwegen, huid en ogen.)
1-butylethanoaat: R: 10 (brandbaar, kan met lucht een
explosief mengsel vormen. De stof irriteert de luchtwegen en
ogen.)
Afval van alle stoffen gaat in het vat voor overige organische
stoffen (OOS).
Als katalysator kunnen in principe ook andere zure
kationenwisselaars, zoals bijvoorbeeld Amberlyst ® 15, of een
druppel geconcentreerd zwavelzuur worden gebruikt. Test wel
van tevoren een keer of de katalysator een goed resultaat
geeft!
Het zandbad moet meteen aan het begin van de les aangezet
worden! De temperatuur van het zandbad is bij voorkeur
ongeveer 180°C, en niet hoger dan 200°C. Tijdens de
verestering moet erop gelet worden, dat het mengsel rustig
refluxt. De damp mag niet hoger komen dan tot 1 / 3 van de
terugvloeikoeler. Als de damp tot bovenin de terugvloeikoeler
komt, zal een deel van het reactiemengsel kunnen
ontwijken via de naald in het septum. Ook kan het septum
door het langdurige contact met 1-butylethanoaat worden
aangetast (zie ook bij ‘opmerkingen’). De kunststof onderdelen
moeten daarom goed worden schoongemaakt met een
beetje aceton en buiten de opbergkoffer uitdampen. De eventueel
in de kunststof opgeloste 1-butylethanoaat kan zo
verdampen.
Het is de bedoeling dat de opstelling zó schuin staat, dat de
inhoud van de zijarm begint over te lopen. Doordat de
organische laag (de bovenste) terugloopt in de kolf en de
waterlaag (de onderste) achterblijft, zal de reactie verder
verlopen. De opbrengst van de ester is met deze methode
nagenoeg 100%.
De inhoud van de erlenmeyer en de inhoud van de kolf ruiken
beide alleen naar de ester. Dit is het bewijs dat de uitgangs-
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Uitbreidingen
Opmerkingen
5-D3-3
stoffen niet meer (aantoonbaar) aanwezig zijn en dat de ene
laag in de zijarm de ester moet zijn. De waterige laag is
natuurlijk niet met de neus te onderscheiden (zie uitbreidingen).
De Dowex kan (samen met de kooksteentjes) in water
worden ingezameld voor hergebruik. De Dowex wordt
centraal afgefiltreerd en ontdaan van de kooksteentjes en
vervolgens gewassen met water. De Dowex wordt kan na
droging op een filtreerpapiertje in een apart potje worden
bewaard.
Een uitleg over azeotropie vindt u als bijlage bij deze
toelichting. U kan deze voor uw leerlingen kopiëren.
De leerlingen kunnen waarnemen dat er in de zijarm twee
lagen aanwezig zijn. Door aan de erlenmeyer te ruiken kan
worden vastgesteld, dat de ene laag ester moet zijn. De
aanwezigheid van water kan eventueel worden aangetoond
door aan de erlenmeyer enkele korrels wit kopersulfaat (wordt
blauw) of custardpoeder (vlapoeder, wordt geel) toe te
voegen.
Er wordt in de inleiding vermeld dat een katalysator geen
invloed heeft op de ligging van het evenwicht. In een
bespreking met de leerlingen kan aan de orde komen waarom
een katalysator geen invloed heeft op de ligging van het
reactie-evenwicht.
In principe zou het antwoord moeten zijn: de ligging van een
chemisch evenwicht wordt bepaald door de entropie van
begin- en eindtoestand. De concentratie van de katalysator is
in de uitgangssituatie en in de evenwichtssituatie gelijk. De
katalysator levert daardoor geen bijdrage aan de entropieverandering,
en heeft dus geen invloed op de ligging van het
evenwicht.
Een antwoord aan de hand van het eindterm E.121 in het
examenprogramma vwo (“De kandidaat kan met behulp van
de evenwichtsvoorwaarde uitleggen of de evenwichtssituatie
kan worden beïnvloed door een aantal factoren -de
aanwezigheid van een katalysator) kan luiden:
De evenwichtsconstante is alleen afhankelijk van de
temperatuur. In de concentratiebreuk komt de katalysator niet
voor, want de concentratie van de katalysator voor en na de
reactie is gelijk. Met een katalysator kan dus geen invloed
worden uitgeoefend op de ligging van het evenwicht.
Dit sluit aan op de behandelde stof uit Chemie 5V hoofdstuk
2.6 en Chemie overal 5V hoofdstuk 3.3.
1-butylethanoaat kan in veel kunststoffen oplossen en kan
hierdoor een nadelige invloed hebben op de levensduur van
bijvoorbeeld de septa. Deze proef is in principe ook met een
andere ester uit te voeren. Zie voor suggesties experiment
E1: ‘Esters: geuren en smaken’.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Antwoorden op
de vragen
Literatuur
5-D3-4
1. 1-butanol + ethaanzuur ¯ı 1-butylethanoaat + water
K = [1butylethanoaat][water]
[1-butanol][ethaanzuur]
2. Als een van de producten uit de noemer van de
concentratiebreuk wordt verwijderd, zal het systeem zo
verschuiven, dat de breuk weer gelijk is aan de evenwichtsconstante.
Er ontstaat hierdoor een verschuiving van het
evenwicht naar rechts.
3. 1-butanol en ethaanzuur: 118°C, water 100°C.
4. Water, want dit heeft het laagste kookpunt.
5. Als de opstelling rechtop staat, kan er in de zijarm van
het T-stuk geen destillaat worden opgevangen. De reactie zal
dan niet aflopend worden.
6. Er zijn twee lagen overgedestilleerd, terwijl er maar een
werd verwacht (water).
7. De ene laag zal water zijn. Als de reactie aflopend is,
kan de andere laag alleen maar ester zijn. Dit is niet in
overeenstemming met de kookpunten, want de ester kookt
bij 127°C: dit is het hoogste kookpunt van de stoffen die
aanwezig waren in het reactiemengsel.
Williamson, hoofdstuk 27: Esterification.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Azeotropie
Uitleg Een mengsel van 1-butanol, 1-butylethanoaat en water heeft
een bijzondere eigenschap tijdens destilleren: De damp van
dit mengsel bevat niet voornamelijk de laagstkokende
component, maar alle drie de stoffen in een vaste verhouding.
Dit verschijnsel heet azeotropie (Grieks: a = niet,
zeotroop = kokend met verandering). Zodra de damp met de
drie componenten condenseert, scheidt het mengsel zich in
twee lagen: de ene laag bevat voornamelijk water, de andere
laag bestaat uit ester en 1-butanol. 1-butanol is een van de
uitgangsstoffen in de reactie.
Je zult je afvragen hoe de reactie volledig kan verlopen
terwijl er 1-butanol in de zijarm van het T-stuk aanwezig is.
Misschien is het je tijdens het experiment opgevallen dat de
inhoud van de zijarm na verloop van tijd begint ‘over te
lopen’: de bovenste laag, die uit ester en 1-butanol bestaat,
loopt voor een deel terug in de reactiekolf en daardoor kan de
1-butanol verder reageren met het ethaanzuur. Het water zit
in de onderste laag en kan daardoor niet terugstromen in de
kolf. Zo kan de reactie toch aflopend worden gemaakt!
5-D3x-1
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
D3
Extra informatie

5-D3x-2
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Esters: geuren en smaken
Inleiding
Examenprogramma
Boeken
Tijdsduur
Benodigdheden
5-E1-1
In dit experiment wordt een aantal esters bereid uit verschillende
alcoholen en zuren. De reactie wordt aflopend gemaakt
door water uit het reactiemengsel te verwijderen.
Havo C.27 en vwo C.45:
“De kandidaat kan aangeven dat uit een alcohol en een alkaanzuur
een ester en water gevormd kunnen worden.” Extra voor
vwo: “… - evenwichtsreactie, - H + als katalysator”
Havo E.61:
“De kandidaat kan uitleggen dat door het onttrekken van een
reactant bij (industriële) processen een bepaald product kan
worden verkregen of goedkoper kan worden geproduceerd.’
Vwo E.96:
“De kandidaat kan beschrijven hoe met behulp van maatregelen
die de evenwichtsligging beïnvloeden bij (industriële) processen
een bepaald product kan worden verkregen of goedkoper kan
worden geproduceerd.’
Havo E.69:
“De kandidaat kan uitleggen dat door het onttrekken van een
reactant een aflopende reactie ontstaat.’
vwo E.119:
“De kandidaat kan beschrijven op welke wijze een aflopende
reactie kan worden verkregen bij een evenwicht.’
Chemie 5V: hoofdstuk 3.4; 5H: hoofdstuk 6.3
Chemie overal 5V: hoofdstuk 8.6; 5H: hoofdstuk 5.5
Een lesuur
✓ 10 mmol alcohol
✓ 10 mmol carbonzuur
✓ 200 mg katalysator (Dowex ® 50X2-100 kationenwisselaar)
✓ 1 ml injectiespuit
✓ Korthalskolf
✓ Kooksteentje
✓ Verbindingsstuk met staafje
✓ T-stuk
✓ Kurkje (passend op T-stuk)
✓ Verbindingsstuk
✓ Terugvloeikoeler
✓ Septum
✓ Dunne injectienaald
✓ Erlenmeyer
✓ Bekerglas voor het inleveren van de katalysator
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
E1
Aanwijzingen

Gevaren en
milieu
Praktische
aanwijzingen
Alcoholen algemeen: Ontvlambaar, schadelijk bij inademing
en opname door mond.
1-propanol (n-propanol) R: 11; S: 7-16,
1-butanol (n-butanol) R: 10-20; S: 16,
2-methyl-1-propanol (isobutanol) R: 10-20; S: 16,
3-methyl-1-butanol (iso-amylalcohol) R:10-20; S: (2-)24/25,
fenylmethanol (benzylalcohol) R:20/22; S:26,
1-octanol (n-octanol): R: 20/21/22-36/37/38-43; S: 26-36/37
(irriterend voor ogen, longen en huid).
Zuren: brandbaar, ethaanzuur kan met lucht een explosief
mengsel vormen. Reageren heftig met basen onder
warmteontwikkeling. Bijtend voor de luchtwegen, huid en
ogen.
methaanzuur (mierenzuur) R:35; S:23-26-45,
ethaanzuur (azijnzuur) R:10-35; S:23-26-45.
Afval van alle stoffen gaat in het vat voor overige organische
stoffen (OOS).
Enkele gegevens over de uitgangsstoffen van de esters staan
in tabel 1.
Het zandbad moet meteen aan het begin van de les aangezet
worden! De temperatuur van het zandbad is bij voorkeur
ongeveer 180°C, en niet warmer dan 200°C.
Tijdens de verestering moet erop gelet worden, dat het mengsel
rustig refluxt. De damp mag niet hoger komen dan tot 1 / 3
van de terugvloeikoeler. Als de damp tot bovenin de
terugvloeikoeler komt, zal een deel van het reactiemengsel
kunnen ontwijken via de naald in het septum. Ook kan het
septum door het langdurige contact met 1-butylethanoaat
worden aangetast (zie ook bij ‘opmerkingen’). De kunststof
onderdelen worden schoongemaakt met een beetje aceton en
moeten drogen buiten de opbergkoffer. De eventueel in de
kunststof opgeloste 1-butylethanoaat kan zo verdampen.
ester alcohol ml/10 mmol carbonzuur ml/10 mmol
2-methylpropylmethanoaat 2-methyl-1-propanol 0,92 methaanzuur 0,38
1-propylethanoaat 1-propanol 0,75 ethaanzuur 0,57
1-butylethanoaat 1-butanol 0,92 ethaanzuur 0,57
3-methyl-butylethanoaat 3-methyl-1-butanol 1,09 ethaanzuur 0,57
fenyl-methylethanoaat fenylmethanol 1,04 ethaanzuur 0,57
octylethanoaat
tabel 1
1-octanol 1,57 ethaanzuur 0,57
5-E1-2
Het is de bedoeling dat de opstelling zó schuin staat, dat de
inhoud van de zijarm begint over te lopen. De opstelling
mag niet zo schuin staan dat de waterlaag ook terugloopt in
de kolf. Doordat de organische laag terugloopt in de kolf en
de waterlaag achterblijft, zal de reactie verder verlopen.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Uitbreidingen
De opbrengst van de ester is met deze methode nagenoeg
100%.
De Dowex kan (samen met de kooksteentjes) in water
worden ingezameld voor hergebruik. De Dowex wordt
centraal afgefiltreerd en ontdaan van de kooksteentjes en
vervolgens gewassen met water. De Dowex wordt droog
bewaard.
In tabel 2 staan enkele esters die ook kunnen worden
gemaakt.
Hoewel het geurverschil tussen het zuur en de ester
spectaculair is, zijn de veresteringen met butaanzuur
(boterzuur) en propaanzuur (propionzuur) af te raden vanwege
de stank van deze zuren. Wilt u leerlingen deze proef toch
laten uitvoeren, geef het zuur dan aan in een met een septum
afgesloten potje. Met behulp van een injectienaald kan de
benodigde hoeveelheid zuur dan worden opgezogen met een
injectiespuit. Alle onderdelen die in aanraking komen met
het zuur moeten direct goed worden schoongespoeld met
water.
ester geur kp (°C) alcohol carbonzuur
methylbutanoaat appel 102,3 methanol butaanzuur
ethylbutanoaat ananas 121 ethanol butaanzuur
2-methyl-propylpropanoaat rum 136,8 2-methyl-1-propanol propaanzuur
methyl-2-hydroxybenzoaat wintergroenolie
tabel 2
Opmerkingen
5-E1-3
222 methanol 2-hydroxybenzeencarb
onzuur (salicylzuur)
U moet extra opletten bij de verestering van methanol met
2-hydroxybenzeencarbonzuur (salicylzuur): dit carbonzuur is
een vaste stof die niet oplost in de kleine hoeveelheid methanol.
Om een hanteerbare hoeveelheid methanol te hebben,
wordt er gewerkt met 0,02 mol i.p.v. 0,01 mol. Methanol
kookt bij een erg lage temperatuur dus er moet zeer voorzichtig
verwarmd en gerefluxet worden, anders komt de kolf
droog te staan!
Als katalysator kunnen in principe ook andere zure kationenwisselaars,
zoals bijvoorbeeld Amberlyst ® 15, of een druppel
geconcentreerd zwavelzuur worden gebruikt. Test wel van
tevoren een keer of de katalysator een goed resultaat geeft!
Het experiment kan in een lesuur worden uitgevoerd. Er
moet wel rekening worden gehouden met ongeveer een half
lesuur voorbereiding: de leerlingen moeten vooraf de hoeveelheid
van de uitgangsstoffen berekenen.
De geuren van de gesynthetiseerde esters komen vaak niet
helemaal overeen met de geur volgens de tabel. Mogelijk
komt dit, doordat de geuren van vruchten vaak bepaald
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Antwoorden op
de vragen
Literatuur
5-E1-4
worden door mengsels van een aantal esters. De ester die in
de tabel is opgegeven, is het hoofdbestanddeel van dit mengsel.
Vaak is de geur beter te bepalen als de concentratie van
de ester lager is. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door
een druppel van de ester op een filtreerpapiertje te doen en
hieraan te ruiken. Sommige mensen reageren allergisch op
2-hydroxybenzeencarbonzuur (salicylzuur). Dit uit zich in
een rood aanlopend gezicht.
1/2. De antwoorden op vraag 1 en 2 zijn afhankelijk van de
gekozen ester. De benodigde hoeveelheden in milliliters zijn
weergegeven in tabel 1 bij ‘praktische aanwijzingen’.
3. Als de reactie goed verlopen is, is de omzetting van de
uitgangsstoffen met de gebruikte reactie-opstelling nagenoeg
volledig. Het reactiemengsel ruikt duidelijk anders dan de
uitgangsstoffen. Op basis hiervan mag geconcludeerd worden
dat er nauwelijks meer uitgangsstof aanwezig is. De reactie
is dus aflopend geweest naar de kant van de ester.
Williamson, hoofdstuk 27: Esterification.
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam

Leerlingenteksten
6-i
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam
6

6-ii
$
© MicroChem Nieuwe Achtergracht 129 1018 WS Amsterdam