Einleitung

Durch die Kombination des Chlorwasserstoffspringbrunnens und einer Redoxreaktion zwischen Chlorat/Eisen(II) kann ein rot gefärbter Springbrunnen erzeugt werden.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie

 

0.5 g Ammoniumeisen(II)-sulfat-Hexahydrat, (NH4)2Fe(SO4)2 · 6 H2O – 392.14 g/mol

Mohrsches Salz

CAS-Nr.: 7783-85-9 – EG-Nr.: 233-151-8

WGK 1

Sigma-Aldrich, 203505, SDB vom 12.05.2020

GHS03 – Flamme über einem Kreis

GHS07 – Ausrufezeichen

GHS09 – Umwelt

Gefahr

2 g Kaliumchlorat, KClO3 – 122.55 g/mol

CAS-Nr.: 3811-04-9 – EG-Nr.: 223-289-7

Ox. Sol. 2, Acute Tox. 4 (oral, inhalativ), Aquatic Chronic 2, WGK 2

H271 Kann Brand oder Explosion verursachen; starkes Oxidationsmittel. H302 + H332 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Einatmen. H411 Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P301 + P312 + P330 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Mund ausspülen. P304 + P340 + P312 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

Sigma-Aldrich, 255572, SDB vom 05.11.2019

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

2 g Kaliumthiocyanat, KSCN – 97.18 g/mol

Kaliumrhodanid, Kaliumsulfocyanid

CAS-Nr.: 333-20-0 – EG-Nr.: 206-370-1

Acute Tox. 4 (oral, dermal, inhalativ), Eye Dam. 1, Aquatic Chronic 3, WGK 1

H302 + H312 + H332 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen. H318 Verursacht schwere Augenschäden. H412 Schädlich für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P302 + P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen. P305 + P351 + P338 + P313 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. EUH032 Entwickelt bei Berührung mit Säure sehr giftige Gase.

Merck, 105125, SDB vom 12.11.2019

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

75 mL Salzsäure 37 %, HCl – 36.46 g/mol

Salzsäure rauchend, Chlorwasserstoff-Lösung

CAS-Nr.: 7647-01-0 – EG-Nr.: 231-595-7

Met. Corr. 1, Skin Corr. 1B, STOT SE 3 (Atmungssystem), WGK 1

H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335 Kann die Atemwege reizen. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305 + P351 + P338 + P310 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

Sigma-Aldrich, 339253, SDB vom 05.11.2019

 

Produkte

Chemikalie

GHS04 – Gasflasche

GHS06 – Totenkopf mit gekreuzten Knochen

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

Chlorwasserstoff, HCl – 36.46 g/mol

Hydrogenchlorid (IUPAC), Wasserstoffchlorid, Chloran

CAS-Nr.: 7647-01-0 – EG-Nr.: 231-595-7

Press. Gas (Comp.), Acute Tox. 3 (inhalativ), Skin Corr. 1A, WGK 1

H280 Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H331 Giftig bei Einatmen. P260 Gas nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P330 + P331 BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304 + P340 + P311 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

Sigma-Aldrich, 295426, SDB vom 05.04.2020

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

2 × 250 mL-Rundkolben, 2 durchbohrte Stopfen, Glasrohr (Länge ca. 3–5 cm), Tropfpipette (Glas) oder ca. 10 cm langes Glasrohr mit ausgezogener Spitze, Kristallisierschale (ca. 500 mL, Ø ca. 11 cm, Höhe ca. 6 cm), Schlauch (Länge ca. 30 cm), Heizplatte mit Rührfunktion, Rührfisch, Thermometer, Stativmaterial

Versuchsdurchführung

Lösung für die Kristallisierschale

In 400 mL Wasser werden 0.5 g Ammoniumeisen(II)-sulfat-Hexahydrat, 2 g Kaliumchlorat und 2 g Kaliumthiocyanat gelöst. Unter Verwendung eines Heizrührers wird die Lösung auf ca. 50 °C temperiert.

 

Herstellung von Chlorwasserstoff

75 mL Salzsäure 37 % wird in einen Rundkolben gegeben und einige Siedesteinchen hinzugefügt. Mit einem durchbohrten Stopfen mit eingeführtem Glasrohr wird der Rundkolben verschlossen und ein Schlauch über das Glasrohr angebracht. Das Ende des Schlauchs führt in einen zweiten Rundkolben und sollte sich kurz über dem Boden befinden. Durch Erhitzen der Salzsäure wird der Chlorwasserstoff ausgetrieben und der zweite Kolben befüllt (Apparatur).

 

Dem Rundkolben, welcher mit Chlorwasserstoff gefüllt ist, wird ein durchbohrter Stopfen mit eingeführter Tropfpipette eingesetzt – die Spitze der Tropfpipette muss in den Rundkolben ragen.

Der Kolben wird auf den Kopf gedreht und das andere Ende der Tropfpipette in die Lösung der Kristallisierschale getaucht. Mit Stativmaterial wird der Kolben in dieser Position fixiert (Apparatur).

 

Reaktionsgleichung

Durch das Einströmen in den mit Chlorwasserstoff gefüllten Kolben erfolgt eine Reaktion, wegen des stark vom pH-Wert (sinkt) abhängigen Redoxpotentials von ClO3 und Fe2+.

Reduktion von Chlorat zu Chlorid:
ClO3 + 6 H3O+ + 6 e → Cl + 9 H2O; E0 = +1.45 V

 

Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(III):
Fe2+ → Fe3+ + e; E0 = +0.77 V

 

Die entstandenen Eisen(III)-Ionen bilden zusammen mit Wasser und Thiocyanat-Ionen (SCN) rot gefärbte Komplexe. Die Zusammensetzung ist nicht einheitlich. Als Beispiel sei der neutrale Komplex von Triaquatrithiocyanatoeisen(III) [Fe(SCN)3(H2O)3] erwähnt.

 

Medien

Abb. 1 – Reaktion von Chlorat- und Eisen(II)-Ionen mit Komplexierung als Springbrunnenversuch [1].

 

Quellenangaben

[1]
M. Ducci. Der Redoxspringbrunnen. CHEMKON 2019, 26 (1), 38–39. DOI: 10.1002/ckon.201800049

 

Download

Redoxspringbrunnen mit Eisen(II)- und Chlorat-Ionen

 

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