Met een relatief goedkoop apparaatje van 1,5 kg kun je onder andere snel en makkelijk de kinetiek van gasvormende reacties meten, staat in Angewandte Chemie.

Thierry Slot (foto), Raveendran Shiju en Gadi Rothenberg van het Van ’t Hoff institute for molecular sciences (HIMS) aan de Universiteit van Amsterdam hebben een apparaatje gebouwd dat je kunt gebruiken voor het volgen van reactiekinetiek. Met ammoniaboraanhydrolyse als modelreactie kregen ze Arrhenius-plots met meer dan driehonderd datapunten. Het mooiste aan het apparaatje is dat het makkelijk zelf te maken is: in de supporting information staan alle gegevens die je nodig hebt, de paper is daarnaast open access en het kost je bij elkaar minder dan € 250.

Volgens een persbericht van de UvA bouwde Slot het eerste prototype uit frustratie, omdat de originele methode – waarin je een buret ondersteboven in een glas water plaatst en kijkt naar het volumeverschil van de gasvormige producten – onhandig is bij kleine volumes. Met wat onderdelen van een oude gaschromatograaf, een verwarmingselement en het laserlampje van het speeltje van zijn kat, zette Slot de eerste versie in een weekend in elkaar. Zijn begeleiders en coauteurs zagen direct de potentie en besloten om het verder te ontwikkelen.

Het systeem van Slot meet de vorming en passage van gasbubbeltjes in plaats van het verplaatsen van water zoals in de buretmethode. Met de verwarmingsplaat kun je ook de temperatuur reguleren. Zo is het dus mogelijk om snel en makkelijk Arrhenius-relaties te meten, die de afhankelijkheid geven tussen de snelheidsconstante van een chemische reactie en de absolute temperatuur.

Met de laser schijn je op de gevormde bubbels, en bij elke bubbel registreert het apparaat de tijd wanneer de bubbel passeert, de temperatuur van het sample en hoe lang de laser onderbroken is. Een belangrijk voordeel van Slots systeem ten opzichte van bijvoorbeeld massaspectroscopie of gaschromatografie is dat het bijna geen ondergrens op de detectielimiet heeft, omdat je zo goed als elk gevormd bubbeltje kunt meten, hoe langzaam het zich ook vormt. Zo kunnen ze flowrates meten tussen de 5 µl/min en 12 ml/min.

Om te laten zien dat het ook consistent werkt en hoe het zich verhoudt tot de buretmethode, bepaalden de onderzoekers de kinetiek van de hydrolyse van ammoniaboraan (BH₃NH₃) met het apparaat en als controle met de buret, beiden in triplo. Met de buret konden ze onder hoge inspanning honderd datapunten noteren in een uur tijd. In datzelfde tijdsbestek wist de bubbelteller wel meer dan drieduizend datapunten te verzamelen in hoge consistentie. De auteurs hopen dat het vrijgeven van de bouwdetails ervoor zorgt dat andere onderzoekers het apparaat zelf ook zullen bouwen en gebruiken.