Practicum: Boraxparelproef – Metaalionen herkennen aan parelkleur – Scheikunde Klas 5 HAVO

In dit practicum voor klas 5 havo voer je de boraxparelproef uit: een klassieke methode om metaalionen te identificeren aan de hand van de kleur die een gesmolten boraxparel aanneemt bij verhitting met een metaalzout. Je werkt met een oxiderende en een reducerende vlam en koppelt de waargenomen kleur aan het aanwezige metaalion.

Kleurentabel boraxparelproef per metaalion in oxiderende en reducerende vlam

Leerdoel

Na dit practicum kun je de boraxparelproef correct uitvoeren met een nichroom- of platinumdraadje, metaalionen herkennen op basis van de parelkleur in oxiderende en reducerende omstandigheden, het verschil uitleggen tussen een oxiderende en een reducerende vlam, en het onderscheid benoemen tussen kwalitatieve en kwantitatieve analyse.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 5 | Vak: Scheikunde | Domein: Stoffen en reacties / Analyse | Trefwoorden: overgangsmetalen, kwalitatieve analyse, vlamreactie, oxiderende vlam, reducerende vlam, borax, Na₂B₄O₇

Benodigdheden

  • Nichroom- of platinumdraadje in glazen of keramische houder
  • Borax (natriumtetraboraat decahydraat, Na₂B₄O₇·10H₂O) — zie assortiment chemicaliën
  • Metaalzouten (poeder of korrel): CuSO₄, CoCl₂, FeCl₃, MnSO₄, NiSO₄, CrCl₃
  • Bunsenbrander met gasslang en aansteker
  • Veiligheidsbril en hittebestendige handschoenen
  • Porceleinen spatelpunt of microspateltje voor het opnemen van het metaalzout
  • Wasglaasje of horlogeglas als ondergrond
  • Labjournal voor het noteren van kleurwaarnemingen

Achtergrondinformatie

Borax (Na₂B₄O₇) smelt bij verhitting tot een heldere, glasachtige parel. Deze gesmolten massa lost kleine hoeveelheden metaaloxiden op en kleurt daardoor op een kenmerkende manier: elk metaalion geeft een andere kleur aan de parel. De kleur hangt af van het type metaalion én van de omstandigheden in de vlam.

De oxiderende vlam is de buitenste, blauwe zone van de Bunsenbrander waar zuurstof in overschot aanwezig is. Metaalionen bevinden zich hier in een hogere oxidatietoestand. De reducerende vlam is de binnenste, gelige zone waar koolstof in overschot is. Metaalionen worden hier teruggebracht naar een lagere oxidatietoestand, wat een andere kleur kan geven. Bij koper leidt dit zelfs tot de vorming van metallisch koper, wat een rood-opaak parel oplevert.

De boraxparelproef is een klassieke kwalitatieve analysemethode uit de 19e eeuw. In moderne laboratoria is ze vervangen door instrumentele technieken, maar als demonstratie van de kleurchemie van overgangsmetalen is ze nog altijd een waardevol practicumonderdeel.

Werkwijze

Deel A – Boraxparel maken

  1. Verhit het nichroom- of platinumdraadje roodgloeiend in de oxiderende vlam om het te reinigen.
  2. Doop het hete draadje in de borax. Een kleine hoeveelheid borax hecht aan het draadje.
  3. Verhit opnieuw totdat de borax smelt en een heldere, kleurloze glazige parel vormt. Draai het draadje zo nodig zodat de parel rond blijft.
  4. Laat de parel afkoelen en controleer of hij helder en kleurloos is. Herhaal stap 2–3 indien nodig.

Deel B – Metaalionen herkennen

  1. Raak de hete parel voorzichtig aan een kleine hoeveelheid metaalzout (puntje van een microspateltje).
  2. Verhit de parel in de oxiderende vlam (buitenste zone) totdat het zout is opgelost. Noteer de kleur heet en koud.
  3. Verhit de parel opnieuw en breng hem in de reducerende vlam (binnenste zone). Noteer de kleur heet en koud.
  4. Herhaal voor elk metaalzout met een schoongemaakte of verse parel.
  5. Vergelijk de waargenomen kleuren met de kleurentabel hierboven.

Waarnemingstabel

Metaalzout Kleur O — heet Kleur O — koud Kleur R — heet Kleur R — koud Geïdentificeerd ion
CuSO₄     
CoCl₂     
FeCl₃     
MnSO₄     
NiSO₄     
CrCl₃     
Onbekend A     

Verwerkingsvragen

  1. Koper geeft in de oxiderende vlam een blauwe parel en in de reducerende vlam een rood-opaak parel. Leg uit waardoor dit kleurverschil ontstaat.
  2. Kobalt geeft zowel in de oxiderende als de reducerende vlam een blauwe parel. Wat kun je hieruit afleiden over het gedrag van kobalt in de reducerende vlam?
  3. Een leerling ziet in de oxiderende vlam (heet) een geel-bruine parel en in de reducerende vlam een groene parel. Welk metaalion is waarschijnlijk aanwezig? Verklaar je antwoord.
  4. Wat is het verschil tussen kwalitatieve en kwantitatieve analyse? Geef van elk een voorbeeld uit het laboratorium.
  5. Noem één voordeel en één nadeel van de boraxparelproef ten opzichte van moderne analysemethoden zoals AAS.

Uitwerking

V1: In de oxiderende vlam blijft koper als Cu²⁺ in de boraxparel aanwezig, wat een blauwe kleur geeft. In de reducerende vlam wordt Cu²⁺ teruggebracht tot metallisch koper (Cu°): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu°. Fijn verdeeld metallisch koper geeft een rood-opaak uiterlijk aan de parel.

V2: Kobalt wordt in de reducerende vlam niet verder gereduceerd onder de omstandigheden van dit practicum. Co²⁺ blijft stabiel als Co²⁺ in de boraatmatrix, vandaar dezelfde blauwe kleur in beide vlamzones.

V3: Geel-bruin in de oxiderende vlam en groen in de reducerende vlam is kenmerkend voor ijzer. In de oxiderende vlam is Fe³⁺ aanwezig (geel-bruin); in de reducerende vlam wordt Fe³⁺ gereduceerd naar Fe²⁺, dat groen kleurt.

V4: Kwalitatieve analyse bepaalt welke stoffen aanwezig zijn (bijv. boraxparelproef: welk metaalion?). Kwantitatieve analyse bepaalt hoeveel van een stof aanwezig is (bijv. titratie: hoeveel mmol zuur?).

V5: Voordeel: eenvoudig en goedkoop uitvoerbaar zonder instrumenten. Nadeel: alleen kwalitatief, niet geschikt voor mengsels van meerdere metaalionen en veel minder gevoelig dan AAS.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert bunsenbranders, nichroom- en platinumdraadjes, veiligheidsbrillen en porceleinen spatels die geschikt zijn voor dit practicum in het voortgezet scheikundeonderwijs. Bekijk ons scheikunde-assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.

Bestellijst

Uw winkelwagen is leeg.