Einleitung
Auf ein Gemisch aus Ammoniumnitrat, Zinkstaub und Ammoniumchlorid werden einige Tropfen Wasser gegeben.
Verwendete Chemikalien
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Achtung |
4 g Ammoniumnitrat, NH4NO3 – 80.04 g/mol Ammonsalpeter CAS-Nr.: 6484-52-2 – EG-Nr.: 229-347-8 Ox. Sol. 3, Eye Irrit. 2, WGK 1 H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P337 + P313 Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Merck, 101188, SDB vom 07.06.2021 |
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Achtung |
4 g Zink (Staub), Zn – 65.39 g/mol CAS-Nr.: 7440-66-6 – EG-Nr.: 231-175-3 Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 2 H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 209988, SDB vom 18.04.2021 |
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Achtung |
0.5 g Ammoniumchlorid, NH4Cl – 53.49 g/mol Salmiak CAS-Nr.: 12125-02-9 – EG-Nr.: 235-186-4 Acute Tox. 4 (oral), Eye Irrit. 2, WGK 1 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein 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. P337 + P313 Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Merck, 101145, SDB vom 07.06.2021 |
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Gefahr |
1 g Strontiumnitrat, Sr(NO3)2 – 211.63 g/mol Strontiumdinitrat (IUPAC), Strontium(II)-nitrat CAS-Nr.: 10042-76-9 – EG-Nr.: 233-131-9 Ox. Sol. 3, Acute Tox. 4 (oral), Eye Dam. 1, WGK 1 H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H318 Verursacht schwere Augenschäden. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. 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. P370 + P378 Bei Brand: Löschpulver oder Trockensand zum Löschen verwenden. Sigma-Aldrich, 31633, SDB vom 17.09.2021 |
Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
250-ml-Becherglas, feuerfeste Unterlage, Pipette
Versuchsdurchführung
In einem 250-ml-Becherglas werden 4 g Ammoniumnitrat, 4 g Zinkstaub, 0.5 g Ammoniumchlorid und ggf. 1 g Strontiumnitrat durch Schütteln vermengt. Dieses Gemisch wird auf eine feuerfeste Unterlage gegeben und mit ein paar Tropfen Wasser versetzt.
Reaktionsgleichung
Das Ammoniumnitrat bildet in kurzer Zeit mit dem Wasser eine konzentrierte Lösung. Das reaktionsfreudige Zink reagiert sehr heftig mit der Ammoniumnitrat-Lösung. Diese zersetzt sich dabei und es wird sehr viel Wärme frei. Während der Reaktion entreißt das Zink dem Ammoniumnitrat Sauerstoff. Bei der Reaktion entstehen Zinkoxid, Wasser und Stickstoff. Der entweichende Stickstoff wirbelt das Reaktionsgemisch auf. Das Ammoniumchlorid verlängert die Dauer der Reaktion, indem die Chloridionen verhindern, dass sich beim Zink eine Oxidschicht bildet. Die Oxidschicht würde ein Weiterreagieren mit der Ammoniumnitrat-Lösung verhindern. Bei diesem Experiment läuft eine Redoxreaktion ab, da Oxidation und Reduktion stattfinden.
Das Zink wird oxidiert und ist selbst Reduktionsmittel. Aus zwei Atomen Stickstoff, wovon eines eine niedrige und das Andere eine hohe Oxidationsstufe aufweist, entsteht ein Stickstoffmolekül (N2) mit einer mittleren, einheitlichen, Oxidationsstufe. Das Stickstoffatom mit der niedrigen Oxidationsstufe wird oxidiert und das Stickstoffatom mit der hohen Oxidationsstufe wird reduziert.
Eine solche Reaktion bezeichnet man als Komproportionierung (Synproportionierung). Dabei handelt es sich um eine besondere Form der Redoxreaktion.
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Quellenangaben
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