Willibald-Gluck-Gymnasium

„Feuer mit Eis?“

Stark exotherm verlaufende Redoxreaktionen

Prinzip des Versuches: Der Wasserfilm des Eiswürfels löst Komponenten im Gemenge, wodurch verschiedene Redoxreaktionen gestartet werden.

Geräte Chemikalien
Feuerfeste Unterlage
Schnappdeckelglas
25 ml Erlenmeyerkolben
mit Gummistopfen
Tiegelzange
Plastikschale
Hammer
Zinkstaub ( F )
Ammoniumnitrat ( O )
Ammoniumchlorid (Xn )
Eiswürfel

Versuchsvorbereitung :

In das Schnappdeckelglas werden 4g möglichst frischer Zinkstaub eingefüllt und mit dem Gummistopfen verschlossen. In den Erlenmeyerkolben werden 4g Ammoniunnitrat und 1g Ammoniumchlorid eingewogen, der Kolben wird mit dem Gummistopfen verschlossen und das Gemenge durch Drehen des Kolbens vermischt. Diese Komponenten müssen trocken sein und dürfen nicht durch Reiben vermischt werden.

Versuchsdurchführung:

Schutzbrille! Evtl. Abzug bzw. Schutzscheibe und Lüftung! Vor dem Versuch wird der Zinkstaub in den Erlenmeyerkolben mit den Salzen gegeben und das neue Gemenge durch Drehen des Kolbens vermischt. Dann schüttet man das Reaktionsgemisch auf die feuerfeste Unterlage und drückt in den Pulverkegel eine kleine Vertiefung. Mit dem Hammer zerkleinert man einen Eiswürfel in einer Plastikschale in einiger Entfernung zum Gemisch und legt mit der Tiegelzange ein kleines Stück Eis in die Vertiefung des Reaktionsgemisches. Dann tritt man zwei Meter zur Seite.

Beobachtungen:

Nach einigen Sekunden zischt das Gemenge, eine Rauchbildung setzt ein und mündet in eine starke Feuererscheinung. Es riecht nach Ammoniak und Stickstoff-IV-oxid.

Erklärung:

Das schmelzende Eis löst die beteiligten Salze und schafft damit Kontakt zwischen den Reaktionspartnern. Es laufen mehrere Redoxreaktionen nebeneinander ab.

Hauptreaktion:

Ox.: Zn ⟶ Zn2+ + 2 e- ;

Red.: NO3- + e- + 2 H3O+ ⟶ NO2 + 3 H2O ; ( auch NH3 bzw. N2 als Produkte )

Die Oxoniumionen stammen aus der Protolyse der Ammoniumionen:

NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+ ;

Nebenreaktionen:

Daneben reduziert Zink auch Oxoniumionen und Ammoniumionen.

Red:2 H3O+ + 2 e- ⟶ H2 + 2 H2O ;

2 NH4+ + 2 e- ⟶ H2 + 2 NH3 ;

Die freiwerdende Energie der Hauptreaktion entzündet den Wasserstoff und das Gemenge. Der entstehende Rauch besteht hauptsächlich aus Zink-II-oxid.

Entsorgung: Die Feststoffreste werden als feste anorganische Abfälle in Behälter 2 gegeben.

Quellen (verändert ):

H.W.Roesky, K.Möckel, Chemische Kabinettstücke, VHC Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1994

www.chemieunterricht.de/dc2/gefahr/gefv_03.htm , aufgerufen am 16.07.2012