Categorie: Experiment

Kleine experimenten die ik uitgevoerd heb.

Sonoluminescentie

In deze blogbijdrage wijk ik een beetje van mijn straniem af als ik websites met experimenten bespreek. Er is eigenlijk maar een experiment op de website www.techmind.org dat de me interesseert en dat is een getailleerde beschrijving  hoe men zelf een sonoluminescentie opstelling kan bouwen. Sonoluminescentie is het verschijnsel dat in een vloeistof die blootgesteld wordt aan ultrageluid lichtflitsen kunnen optreden. Het mechanisme is nog steeds niet exact bekend. Een gedetailleerde discussie over sonoluminescentie kan men vinden in een Scientific American artikel van Seth J. Putteman `Sonoluminescence: Sound into Light` ( February 1995).

In datzelfde nummer kan men in de rubriek `The Amateur Scientist`een artikel vinden geschreven door Robert A. Hiller en Bradley P. Barber  getiteld `Producing Light from a Bubble of Air` ( p. 78-80) waarin de bouw van een sonoluminescentie opstelling beschreven wordt die als basis diende voor de beschrijving op deze website.

Vernier Power Amplifier Function Generator

Om wetenschappelijke experimenten ook thuis te kunnen uitvoeren ben ik altijd op zoek naar handige (en gratis) programma’s. Recentelijk vond ik de ‘Vernier Power Amplifier Function Generator’ , een programma dat de geluidskaart van de computer verandert in een functie generator. Er zijn meer van dergelijke tools te vinden op het web. Voorbeelden hiervan zijn ‘ Sweepgen’ , ook een functiegenerator,  en ‘ Soundcard Oscilloscope’, een programma dat het mogelijk maakt je geluidskaart als een oscilloscoop te gebruiken.

De Vernier Power Amplifier kan zowel een gelijkspannings signaal (DC) als verschillende soorten wisselspanning (sinus, blok, zaagtand) genereren. Zoals het hoort voor een functiegenerator kan men ook de frequentie instellen, een offset definiëren en de output frequentie met een factor twee omhoog of omlaag bijstellen (een octaaf).

Al met al een handig programma als men wel eens elektronica experimenten uitvoert.

Nederlandstalige Scheikundige Experimenteerboeken

Er zijn eigenlijk drie Nederlandstalige boeken waarvan ik denk dat iedereen die nog wel eens thuis scheikundige experimenten wil uitvoeren ze in zijn bezit moet proberen te krijgen.

Het meest uitgebreide boek is – Scheikunde Thuis – van H.L. Heys.  Het is voornamelijk tekstueel en bevat niet veel illustraties. Het boek behandeld bijna alles wat men zou willen weten bv hoe thuis een laboratorium in te richten, glasbewerking, proeven met anorganische en organische stoffen, Het maken van kristallen, het maken en opvangen van gassen, scheikundig goochelen, elektriciteit en scheikunde, proeven met kunststoffen en voorwerpen uit plastic maken

Titel: Scheikunde Thuis
Chemische proeven voor de jeugd
Auteur: H.L. Heys
Jaar: 19?? (4de druk)
Uitgever: Thieme
ISBN: 9003915407

Een tweede ontzettend mooi getekend en uitgebreid boek dat vele experimenten bevat is – Het gouden boek van Scheikunde proeven –

Door een beschrijving van meer dan 200 proeven, verlucht met aanvullende tekeningen, wordt duidelijk op welke waarheden en wetten de moderne scheikunde is gegrondvest en hoe scheikundigen van vroeger hun ontdekkingen deden.

Onderwerpen die aan de orde komen zijn je eigen laboratorium thuis, water en gassen, zuren, basen en zouten, metalloïden, metalen, organische scheikunde, etc.

Het boek is in 1980 nogmaals door dezelfde uitgever uitgebracht onder een ander titel – Eenvoudige Scheikunde Proeven – en met een andere omslag (ISBN 902430010). De inhoud is echter exact hetzelfde.

De oorspronkelijke, Engelstalige versie, kan men soms op het internet downloaden als pdf file (The Golden Book of Chemistry Experiments – R. Brent).

Titel: Het gouden boek van Scheikunde proeven
Hoe je thuis een laboratorium inricht
Meer dan 200 eenvoudige proeven
Auteur: R. Brent
Jaar: 1961
Uitgever: Zuid-Nederlandse Uitgeverij
ISBN: –

De klassieker op dit gebied is echter het boek van J C Alders – Jongens en Scheikunde -. Ook dit boek bevat een groot aantal proeven toegelicht door vele schetsen en tekeningen. Het boek is ingedeeld in een deel, Anorganische Scheikunde en een deel organische scheikunde. Onderwerpen die aan bod komen in het anorganische deel zijn verbranding, ontleding, diffusie, osmose en colloïden, koolzuur, zoutzuur, keukenzout. Soda,  elektrolyse,  reactiesnelheid, zuren, carbonaten. acetaten, basen, zwavelwaterstof, katalysatoren, onderzoek van anorganische stoffen, metalen, koolstof en fotografie.  In  het organische deel komen verzadigde koolwaterstoffen, alcohol, aether, onverzadigde verbindingen. , aromaten, organische zuren, de inktfabricage, verfstoffen, vetten, wasproducten. harsen. kunstharsfabricage, zetmeel, kleefstoffen en stroop, suikers, enzymen, melk, eieren, vlees, hout, cellulose, kunstzijde, kunstwol, beenderen, lijm, gelatine, urineonderzoek, schoonheidsmiddelen, onderzoek van organische stoffen, lijmfabricage, biochemie, proeven met planten, vitamines en microchemie aan bod.

Titel: Jongens en Scheikunde
200 eenvoudige proeven
Beschrijving van chemische industrieën
Auteur:  J.C. Alders
Jaar: 1941 (3de druk)
Uitgever: Thieme j
ISBN: –

Have Sensors, will Measure

Al weer enige tijd geleden nam ik op zaterdag deel aan een cursus. Dat was weer een van die zeldzame momenten dat ik weer een broodtrommel en een thermo-mok gevuld met warme koffie meenam. Het probleem was dat tegen de tijd dat ik de koffie opdronk deze al aardig lauw was. Ik ben dus op zoek gegaan naar een betere thermo mok en dacht er een bij Perry Sport gevonden te hebben. De 300 ml Lifeventure thermische mok claimt dat dat warme dranken 4 uur heet gehouden kunnen worden en koude dranken 12 uur koud. De mok is van roestvrijstaal gemaakt me dubbele stalen, geïsoleerde wanden waartussen een vacuüm getrokken is. Een echte hoogwaardige thermos fles. De mok bevat ook een expansie kamer met daarin ingebouwd een overdruksventiel. Als men een hete drank laat afkoelen in een afgesloten ruimte krimpt de vloeistof en ontstaat er een onderdruk die ervoor zorgt men zulk een beker dan moeilijker kan openen. Dit ventiel zorgt ervoor dat men de mok kan beluchten en zo dus weer makkelijker openen. De mok zou ook waterdicht zijn.

Dat klonk allemaal heel erg mooi maar ik vroeg me af of dat allemaal wel waar was.  Ook bedacht ik me dat ik vrij gemakkelijk kon bepalen welke van de verschillende thermo-mokken die ik in mijn bezit (op verschillende conferenties aangereikt gekregen) heb de beste is. De geldt: Meten is weten!

Ik heb dus mijn Vernier Go!Link met temperatuursensor gepakt en aangesloten op de computer. De procedure die ik gevolgd heb is eenvoudig. Een mok werd enkele minuten voorverwarmd met kokend water. De mok werd geleegd en weer gevuld met kokend water. De temperatuursensor werd in de mak geplaatst, hetzij door deze door een gat in de deksel te steken (keramiek, RVS), hetzij door de deksel er los op te leggen (Lifeventure, Plastic). Vervolgens werd gedurende 3 uur het temperatuurverloop gemeten (2 metingen/minuut).

Het resultaat is weergegeven in onderstaande grafiek.

Het resultaat is overtuigend, zelfs met de deksel er los op geplaatst weet de Lifeventure de warmte beter vast te houden. Die andere bekers isoleren dus allemaal best wel slecht en zal ik dus afvoeren.

De Lifeventure thermische mok was dus duidelijk  geen miskoop.

Diaraampjes

Soms zijn de overgebleven restanten van oude technologieën nog best wel handig. In dit geval ben ik nogal tuk up diaraampjes, als ik een kringloopwinkel binnen loop kijk ik altijd of ik er kan vinden. Van degenen zonder glazen venster heb ik er voor nog lange tijd voldoende. Degenen met glazen raampjes zijn echter veel zeldzamer. Laatst had ik geluk en kon ik twee doosjes op de kop tikken. In deze blogpost beschrijf ik 2 kleine projectjes die ik met diaraampjes heb uitgevoerd.

Vooral degenen met glazen raampjes zijn een handige methode om bepaalde preparaten te bewaren op een manier die het gemakkelijk maakt om ze onder verschillende soorten microscopen te kunnen bekijken. Afgelopen zomer heb ik een bloemblaadje genomen en dat in een mini-plantenpers gelegd om het te drogen. Daar heb ik het nu uitgenomen, tussen de twee glasplaatjes van een diaraampje neergelegd en vervolgens onder de stereomicroscoop bekeken. De meeldraden zijn nog goed herkenbaar. Het grote voordeel van zulk een diaraampje is dat je het preparaat zowel met opvallend als doorvallend licht kan gebruiken. De diaraampjes zijn ook uitermate geschikt om er zandpreparaten in te bewaren.

Voor een tweede projectje heb ik gebruik gemaakt van diaraampjes zonder glaasjes en een 3D bril met polaroid glazen zoals deze in de bioscoop gebruikt wordt om 3D films te bekijken (ook in de kringloopwinkel gekocht). Haal de glazen uit de bril, en snij ze op maat zodat ze in de diaraampjes passen. Als men de diaraampjes, die nu polarisatiefilters zijn, onder een rechte hoek t.o.v. elkaar houdt wordt het licht volledig gedoofd. De diaraampje polarisatiefilters zijn handig voor optica experimenten.

Alambiek

Een van die apparaten die ik al wat langer in mijn bezit heb is een alambiek, die ik via Marktplaats gekocht heb. Een alambiek is een eenvoudig koperen destilleerapparaat dat men vaak gebruikt om likeuren te maken. Men vult het vat met de te destilleren vloeistof en zet de deksel erop vast m.b.v de aandraaischroef. Vervolgens steekt men de brander aan en gaat wachten. De koperen pijp aan de top eindigt in een koperen spiraal die opgerold in de tweede bak ligt. Deze kan men vullen met water hetgeen dient als koelmedium om de damp te laten condenseren. De spiraal eindigt in een opening die aan de onderkant uit het vaatje komt, waar men dan de gedestilleerde alcohol in een bekertje kan opvangen.

Nadat ik de alambiekt gekocht had heb ik het proberen te testen door wat spiritus te destilleren, hetgeen echter fout liep omdat de afdichtring tussen deksel en vat gebroken was. Het apparaat begon te lekken en ik heb het experiment afgebroken. Jammer genoeg was de lak op de basisplaat vervolgens aangetast.

Recentelijk lukte het mij om een nieuwe afdichtring op de kop te tikken en besloot ik het experiment (iets uitgebreide) te herhalen. Het grote vat heb ik gevuld met een alcohol water mengsel en ook heb ik temperatuursensors aangebracht op de keten zelf (halverwege) en op de koppeling pijp-spiraal.

Het experiment verliep nu voorspoedig en ik heb netjes alcohol overgedestilleerd. Dat heb ik op een vrij eenvoudige manier aangetoond door een beetje destillaat in een porseleinen bakje te gieten en aan te steken. Het brandde met een nagenoeg kleurloze lichtblauwe vlam en liet geen verbrandingsresten achter. Daarnaast zijn er natuurlijk ook nog de karakteristieke geur en de temperatuur waarbij het destillaat wordt overgedestilleerd (ca. 80 oC) die aangeven dat er inderdaad alcohol werd overgedestilleerd.

  • Eric van Schoonenberghe, Paul Spapens, Peter Zwaal, Michael van Gier; Tersluiks – Alcoholsmokkel en sluikstokerij in de lage landen; Snoeck; 2012; ISBN 97861610621

Optisch effect monoliet

In de katalyse maar ook in destillatie worden monolieten o.a. gebruikt dragermateriaal of als vulmateriaal om een hoog oppervlak te creëren. Als je deze tegen het licht houdt krijg je een apart optisch effect te zien. Alle licht schijnt door het midden te gaan, dit terwijl je eigenlijk door alle kanalen heen kunt kijken. Nu kan ik me herinneren daar eens een mooie uitleg over gelezen te hebben ik kan deze echter niet meer vinden. Ik vermoed dat het er mee te maken heeft dat het licht gedwongen wordt parallelle paden te doorlopen zodat je alleen nog dat licht kan zien dat op de lens valt. Ik zou dit echter nog wel eens willen verifiëren.

Schaalamoebe – Centropyxis aculeata

Op een NGVM microscopieavond heb ik in een monster fijn bezinksel uit de grindlaag van een aquarium een mooie schaalamoebe gevonden. Het gaat hier om de Centropyxis aculeata.

In tegenstelling tot de welbekende amorfe amoebes bezitten schaalamoebes een schaal waarin ze zich kunnen terugtrekken.  Schaalamoeben vindt men vrijwel overal waar het nat of vochtig is.  Schaalamoeben worden tot de Rhizopoden (wortelpotige) gerekend, een subdomein van de Protozoa.

De amoebe zelf is een beetje protoplasma dat in staat is uitstulpingen te vormen (schijnvoetjes, pseudopodia) waarvan de belangrijkste functie het tasten naar voedsel is, het vervolgens te omsluiten, waarna het voedsel verteerd wordt. In het plasma van elke amoebe vindt men minstens één kern, de nucleus, zichtbaar als een helder blaasje met daarin één of meer donkerder delen. Het plasmalichaam is omsloten door een schaal, de theca, waarin zich bij de meeste soorten één opening (schijnmond, pseudotoom) bevindt waardoor de pseudopodia naar buiten kunnen treden en waardoor het organisme contact heeft met het omringende milieu.

Literatuur:

  • J. Siemensma; “Schaalamoeben”; Natura; Mei 1982; p. 95-105.
  • Heinz Streble, Dieter Krauter; “Das Leben im Wassertropfen”; 12de druk; Kosmos; 2010; ISBN 9783440126349; p. 234, 235.

Capillaire werking in een waterwig

Als men aan capillaire werking denkt dan is de eerste daaropvolgende gedachte het omhoogkruipen van water in een zeer nauw buisje. Een eenvoudig experiment, dat men vaak in oudere natuurkunde boeken kan terugvinden, demonstreert capillaire werking als functie van de afstand tussen twee glasplaten. Het enige wat men nodig heeft is twee glasplaatje, twee klemmetjes, een stukje hout, een bakje en wat water waar men eventueel wat kleurstof in kan doen. Plaats de klemmetje aan een kant van de glasplaatje, plaats het houtje tussen de glasplaatjes tegenover de klemmetjes en plaats dit geheel in het bakje met water. Zoals men op onderstaande foto kan zien kruipt het water omhoog als de afstand tussen de twee plaatjes kleiner wordt waarbij men in deze opstelling een mooie hyperbolische curve kan waarnemen.

Grammofoonplaat

Soms zie je een foto of schets die ervoor zorgt dat je je onmiddellijk iets gaat afvragen. Recentelijk zag ik in een boek een afbeelding met daarop weergegeven geluidsspoor groeven op een oude vinyl grammofoonplaat en ik vroeg me af of ik die groeven ook op een van mijn eigen microscopen zou kunnen waarnemen. Hoogstwaarschijnlijk wel maar ik was me er niet helemaal zeker van. Ook in mijn jeugd heb ik nooit veel platen in mijn bezit gehad en ben pas een beetje muziek gaan verzamelen bij de opkomst van de CD’s. Veel herinneringen heb ik niet op dit gebied.

Om deze vraag op een betrouwbare manier te kunnen beantwoorden gaat men vervolgens op weg naar de kringloopwinkel en koopt daar voor een schijntje een oude vinyl 45 toeren grammofoonplaat, neemt deze mee naar huis en bekijkt de plaat onder de microscoop. Onder de stereomicroscoop kan men inderdaad de groeven goed waarnemen. Een foto maken is echter wat lastiger. Een USB microscoop met ingebouwde verlichting werkt dan veel beter zoals op onderstaande foto te zien is. De geluidssporen alsmede stofkorrels zijn duidelijk waarneembaar (vergroting 200 x). Ik heb nog eens goed met het blote oog gekeken maar dan zijn deze groeven niet waarneembaar.