Einleitung
Über einer feuerfesten Unterlage wird »Pyrophores« Eisen aus einem Reagenzglas geschüttet.
Verwendete Chemikalien
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Achtung |
2 g Eisen(II)-oxalat-Dihydrat, Fe(C2O4) · 2 H2O – 179.89 g/mol Eisenoxalat-Dihydrat CAS-Nr.: 6047-25-2 – EG-Nr.: 208-217-4 Acute Tox. 4 (oral, dermal), WGK 1 H302 + H312 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Hautkontakt. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. Sigma-Aldrich, 307726, SDB vom 24.09.2019 |
Produkte
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Achtung |
Eisen (fein gepulvert), Fe – 55.85 g/mol CAS-Nr.: 7439-89-6 – EG-Nr.: 231-096-4 Flam. Sol. 2, Self-heat. 2, WGK nwg H228 Entzündbarer Feststoff. H252 In großen Mengen selbsterhitzungsfähig; kann in Brand geraten. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P235 Kühl halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P403 + P235 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Kühl halten. Merck, 103819, SDB vom 04.07.2021 |
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Eisen(II,III)-oxid (Nanopulver, 50–100 nm), Fe3O4 – 251.53 g/mol Trieisentetraoxid, Magnetit, Hammerschlag CAS-Nr.: 1317-61-9 – EG-Nr.: 215-277-5 WGK nwg Sigma-Aldrich, 637106, SDB vom 27.03.2021 |
Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
Feuerfeste Unterlage, Standard Reagenzglas aus Duranglas, Bunsenbrenner, Streichhölzer
Versuchsdurchführung
In einem Reagenzglas werden 2 g Eisen(II)-oxalat-Dihydrat über der Bunsenflamme so lange erhitzt, bis keine Gasentwicklung mehr auftritt. Das fertige pyrophore Eisen wird nun über einer feuerfesten Unterlage ausgeschüttet. Den Raum vorher abdunkeln!
Reaktionsgleichung
Bei einer Temperatur < 560 °C:
4 FeO → Fe + Fe3O4
3 Fe + 2 O2 → Fe3O4
Eisen(II)-oxalat zersetzt sich beim Erhitzen zu Eisen(II)-oxid (FeO), Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid. Eisen(II)-oxid ist nur bei Temperaturen über 560 °C stabil. Bei niedrigerer Temperatur kommt es zur Disproportionierung von Eisen(II)-oxid. Dabei werden Eisen (Fe) und Magnetit (Fe3O4) gebildet. Fe3O4 ist ein Mischoxid, da es Eisen(II)- und Eisen(III)-oxide enthält. Das Eisen(II)-Ion wird sowohl reduziert als auch oxidiert. Es tritt also als Oxidationsmittel und als Reduktionsmittel auf. Eine solche Reaktion bezeichnet man als Disproportionierungsreaktion. Das Eisen hat beim Eisen(II)-oxid eine mittlere Oxidationsstufe und liegt nach der Reaktion in einer höheren (Fe3O4) und einer niedrigeren Oxidationsstufe (Fe) vor. Insgesamt handelt es sich um eine Redoxreaktion, da Oxidation und Reduktion stattfinden. Die entstandenen Eisennanopartikel glühen bei Kontakt mit Sauerstoff und verbrennen zu Magnetit. Da das Eisen oxidiert und der Sauerstoff reduziert wird, handelt es sich auch hierbei um eine Redoxreaktion.
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