Hoe maak je een atoombom? [clickbait]

Opdracht van Dennis: geef een uitleg over iets scheikundigs met een proefje

‘Zweten zul je voor je brood, totdat je terugkeert tot de aarde, waaruit je bent genomen: stof ben je, tot stof keer je terug.’ Zeker het laatste deel uit deze zin uit Genesis 3:19 slaat de spijker op de kop. Alles bestaat uit ‘stof’, of in meer chemische termen: atomen. Het is een zin die mij fascineert.

Want terwijl je dit leest kijk je eigenlijk naar een groepje van die atomen. De atomen zijn gezellig verbonden met elkaar en staan onder elektrische spanning. Hierdoor zenden ze een zichtbaar licht uit. Jouw ogen registreren dat licht en je hersenen zetten het om in een logisch beeld. Je ogen en hersenen zijn ook van atomen gemaakt. Je kijkt dus met atomen naar atomen, en daar denk je met atomen over na. 

Verbindingen

De ruim 100 atoomsoorten (elementen) die het heelal rijk is, vormen alles om ons heen, inclusief de levende wezens. De atomen, een soort bolletjes, binden aan elkaar vast en vormen zo tastbare stoffen met alle kleuren, geuren en smaken. Als atomen aan elkaar vastbinden, noemen we dat een ‘verbinding’. Het woord ‘molecuul’ wordt vaak voor verbindingen gebruikt, maar niet elke verbinding is een molecuul. Net als dat niet elke vinger een pink is en er ook andere type vingers zijn, zijn er meerdere type  verbindingen. Water is precies een molecuul. Het bestaat uit twee atomen van het element waterstof, symbool: H, en één atoom van het element zuurstof, symbool: O. Vandaar ook de bekende chemische formule H₂O voor water. 

De variatie aan verbindingen die gemaakt kunnen worden met alle elementen is bijna oneindig. Meer dan dat er smaken te proeven of kleuren te zien zijn. Je kan namelijk steeds een extra atoom aan de verbinding toevoegen en dan heb je weer een nieuw soort. Daarnaast speelt de manier waarop de elementen aan elkaar zitten nog een rol. Het lijkt op woorden die kunnen bestaan uit dezelfde letters maar niet hetzelfde betekenen, zoals ‘kar’ en ‘ark’. Drinkalcohol is bijvoorbeeld een molecuul van twee koolstofatomen, symbool: C, zes waterstofatomen en één zuurstofatoom: C₂H₅OH. Het molecuul ‘dimethylether’ (H₃COCH₃) bestaat uit exact dezelfde atomen in dezelfde hoeveelheden, maar dan op een andere manier aan elkaar verbonden. Door de kleine aanpassing is dimethylether een gas in plaats van vloeistof bij kamertemperatuur, met als praktische toepassing drijfgas in spuitbussen. 

Chemische reacties

Bij een chemische reactie worden verbindingen van atomen uit elkaar gehaald en met andere atomen weer in elkaar gezet. Chemische reacties vinden over de hele wereld continu plaats, ook bij jou nu. Want om in leven te blijven haal je adem, daarbij neem je zuurstof op. In je lichaam reageert zuurstof met suikermoleculen, de suikers worden dan ‘verbrand’. Hierbij ontstaat de nieuwe moleculen koolstofdioxide en water. Die laatste twee adem je weer uit. Bij deze reactie komt er ook wat energie vrij, die zorgt er bijvoorbeeld voor dat je kan rondlopen, nadenken, dat je lichaam op 37 ^oC blijft, etc. 

Alle verbindingen om je heen (en dat zijn er nogal wat) zijn ontstaan door een chemische reactie. Het aardige is dat we als mensen er steeds beter in worden om zelf chemische reacties te starten, stoppen en te sturen. We kunnen daardoor veel stoffen zelf maken, van een grafietpotlood tot diamant en van kunstmest tot TNT. 

Proefje

Een bekende chemische reactie die je thuis kan uitvoeren is het mengen van soda en azijn. De twee stoffen reageren met elkaar waarbij koolstofdioxidegas (CO₂) vrijkomt. Hiervoor neem je een half schoonmaak glas azijn waar je een eetlepel soda in gooit (beide zeer goedkoop in elke supermarkt te vinden). Je zal zien dat er belletjes ontstaan. Het gaat schuimen alsof je een glas cola inschenkt uit een nieuwe fles. Als je een drupje zeep toevoegt voordat het azijn erbij komt, blijft het schuim ook beter staan.

Met een beetje oefenen (iets meer/minder soda of azijn) en richten kun je een brandend waxinelichtje uit krijgen door het vrijkomende CO₂ er overheen te stromen. Dit doe je door de opening van het schuimende glas vlak bij het vlammetje te houden. Ook een lucifer dooft snel vlak boven het bruisende wateroppervlak. Het vlammetje ‘stikt’ als het wordt overspoeld met het koolstofdioxidegas omdat het onvoldoende zuurstof uit de lucht kan halen om door te branden.

Doe de proef nog eens maar dan met wat kurkuma in de oplossing erbij. Roer alles goed door en kijk wat er gebeurd als je soda toevoegt, en daarna weer azijn, en dan weer soda, etc. Na afloop kun je alles wegspoelen door de gootsteen. 

Bas Buise – oktober 2020