Sucrose is een disacharide met de formule C12H22O11. Bij hydrolyse levert het de twee monosachariden, glucose (aldohexose) en fructose (ketohexose), en bij dehydratie produceert het een complex koolstofhoudend vast residu.
de reactie tussen sucrose en geconcentreerd H2SO4
bron: Colin Baker
bij deze reactie is er een vertraging van bijna een minuut voordat de reactie doorgaat. Het zuur begint geel te worden als de uitdroging begint. De snelheid van dehydratie versnelt dan als het zuur opwarmt omdat de reactie exotherm is. Als de suikermoleculen worden ontdaan van water, verandert de opgewekte warmte het water in stoom, die vervolgens de resterende koolstof uitzet in een poreuze, rokende, zwarte kolom. Dit zet uit uit het reactievat en produceert een verstikkende acrid damp en de geur van verbrande suiker. In dit stadium herinner ik mijn studenten er normaal gesproken aan dat zwavelzuur zeer corrosief is en de huid zal verbranden, zodat ze contact ermee moeten vermijden.
Kit
- 50-60 g kristalsuiker, (sucrose), C12h2o11
- 25-30cm3 geconcentreerd zwavelzuur, H2SO4
- 100cm3 bekerglas
- Hittebestendige mat
bron: Colin Baker
Procedure
doe de suiker in het bekerglas en zet op een hittebestendige mat. Met zorg giet het zuur op de bovenkant van de suiker en dan terug te staan. Aangezien deze demonstratie zwaveldioxide als afvalproduct produceert, moet deze in een zuurkast worden uitgevoerd.
veiligheid
zwavelzuur contact met de ogen of de huid kan blijvende schade veroorzaken. Geconcentreerde oplossingen van zuur zijn zeer corrosief en wanneer zwavelzuur is opgelost in water voldoende warmte wordt vrijgegeven om water te laten koken. Zwaveldioxide is giftig in hoge concentratie en is een ernstige irriterende stof voor de luchtwegen bij lagere concentratie. De typische blootstellingslimiet is 2 delen per miljoen (ppm), een niveau dat gemakkelijk kan worden overschreden in een laboratorium met slechte ventilatie. Sommige mensen, vooral die gevoelig zijn voor astma, kunnen bijzonder gevoelig zijn voor zwaveldioxide. In aanwezigheid van vocht vormt zwaveldioxide een zure, corrosieve oplossing, die in contact met de huid of ogen kan leiden tot brandwonden.
bron: Colin Baker
speciale tips
precieze hoeveelheden chemische stoffen zijn niet nodig, maar gebruik geen andere vorm van sacharose dan normale (huishoudelijke) kristalsuiker.
leerdoelen
zuiver zwavelzuur is een olieachtige vloeistof. Reukloos en kleurloos bevriest het zuivere zuur bij 10,5°C tot een witte kristallijne vaste stof, bestaande uit een driedimensionaal waterstofgebonden netwerk dat blijft bestaan in vloeibare en waterige toestand, waardoor deze oplossingen viskeus worden. Het zuivere zuur ontleedt licht bij het staan en opwarmen om zwaveltrioxide en water te ontwikkelen. Zo bereikt het zuur zijn maximale kookpuntmengsel van 330°C en zijn maximale concentratie van 98,33%.
geconcentreerd zwavelzuur heeft een molariteit van 18M en heeft een sterke affiniteit voor water, waardoor het zeer nuttig is voor het drogen van gassen waarmee het niet reageert, bijvoorbeeld SO2, Cl2, N2 en O2. Geconcentreerd H2SO4 is niet alleen een goed reagens om koolhydraten te dehydrateren, maar ook om kristallijne hydraten, organische alcoholen en zuren uit te drogen. In de reactie met sacharose, het zuur droogt de koolhydraten tot koolstof en dan oxideert het carbon:
C12H22O11Dehydrate→ 12C(s) + 11H2O(l) Oxideren→ CO2, SO2
Het zuur is een krachtige oxiderende agent zoals weergegeven door de reacties met vaste halogeniden:
NaI + H2SO4→ HI + NaHSO4
H2SO4 + 8HI → 4I2 + H2S + 4H2O
Deze reacties kunnen worden gebruikt om een goed effect bij het onderwijzen van oxidatie aantal en balanceren van de vergelijkingen. Het is vermeldenswaard dat een vast kaliumbromide en geconcentreerd zwavelzuurmengsel worden gebruikt om organische alcoholen om te zetten in halogeenalkanen.
CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H2O
het mengsel KBr-H2SO4 genereert waterstofbromide in situ.