Een knal is altijd beter

Voor onderhoudende experimenten heb je niet per se een groot laboratorium nodig. Maak een elektrolyseapparaat van een emmer, petflesjes, koperdraad en, oh ja, een telefoonlader.

Een wetenschappelijke experiment dat een knal veroorzaakt, is beter dan een geruisloos experiment. Om die reden kan een mens niet nadrukkelijk genoeg aan de hemel vragen: als ik iets mag ontdekken, laat het dan iets zijn dat ontploft.

Bovenstaande uitspraak is van de Duitse natuurwetenschapper en filosoof Georg Christoph Lichtenberg (1742-1799), hoogleraar experimentele natuurkunde aan de universiteit van Göttingen en de uitvinder van A4-papier. Lichtenberg was een van de eerste hoogleraren die proefjes deed in de collegezaal waar hij regelmatig meer dan honderd toeschouwers trok: een kwart van de studentenpopulatie van de stad. Tegenwoordig is hij vooral bekend om zijn oneliners, grotendeels postuum gepubliceerde aforismen over filosofie, geloof, literatuur en wetenschap.

Een knal is altijd beter. Dat vindt de BOEM-redactie ook en daarom wilden we in het lab waterstofgas en zuivere zuurstof produceren. Het mengsel van die twee (verhouding 2:1) heet niet voor niets “knalgas”.

De ontdekking van waterstof wordt toegeschreven aan de Brit Henry Cavendish (1731-1810). Hoewel het al door andere onderzoekers en alchemisten was geproduceerd, was Cavendish de eerste die besefte dat hij te maken had met een aparte stof. Hij ontdekte dat bij verbranding van waterstof water ontstaat. Die ontdekking moet wel gepaard zijn gegaan met een Lichtenbergiaanse luide knal.

De ontdekking van zuurstof wordt toegeschreven aan de Franse belastinginspecteur en chemicus Antoine Lavoissier, hoewel ook de Engelsman Joseph Priestly en de Zweed Carl Scheele enige eer toekomt. Zuurstof is nodig voor verbranding en in een omgeving met zuivere zuurstof (normale lucht bevat iets meer dan twintig procent zuurstof) is een klein vlammetje of een vonk voldoende om een vuurzee te veroorzaken. Dat gebeurde bijvoorbeeld in januari 1967 toen drie Amerikaanse astronauten omkwamen bij een zeventien seconden durende brand in de capsule van de Apollo 1.

Waterstof en zuurstof maak je door elektrolyse van water. De meeste mensen hebben die proef waarschijnlijk voorbij zien komen tijdens de scheikundeles op de middelbare school. Hang twee elektrodes in water waarin je, voor de geleiding wat zout of azijn hebt gedaan. Zodra je de opstelling aansluit op een spanningsbron, zie je bubbeltjes ontstaan: waterstof bij de negatieve pool, zuurstof bij de positieve.

Maar dan? Hoe vang je de gassen op? Een zoektocht op internet leverde de suggestie om in het water bakpoeder – ons lievelingsingrediënt – en afwasmiddel op te lossen. Het geproduceerde gas zou zeepbellen maken. Allemaal leuk, maar volgens de BOEM-redactie ontstaan zo vooral zeepbellen gevuld met CO2.

Na wat brainstormen kwam de redactie op een zelfbouw elektrolyseapparaat gemaakt van een emmer, twee lege petflesjes, stevig koperdraad, kroonsteentjes en een oude telefoonlader. Het gas dat aan de elektrodes, in dit geval de gestripte uiteinden van het koperdraad, ontstaat, wordt opgevangen in de flesjes. Je hoeft dan alleen nog een manier te verzinnen om het daar weer uit te krijgen. Iets met aquariumslang, dachten we.

Helaas is de praktijk weerbarstig. De reactie verloopt tergend langzaam en zuurstof aan de negatieve pool (“Oh ja, dat was ook zo…”) reageert met koper uit de elektrode, waardoor daar alleen wat groene neerslag ontstaat en geen gas.

De BOEM-redactie wilde gewoon te snel: we hadden van te voren ook even kunnen uitrekenen hoe snel de reactie zou gaan en wat er zou gebeuren. Helaas. “Er is geen grotere belemmering voor de vooruitgang der wetenschap dan de wens om die te snel te zien plaatsvinden.” Ook Lichtenberg.

Auteur: Ernst Arbouw