Einleitung
Aus Zink und Schwefelsäure entsteht Zink(II)-sulfat und naszierender Wasserstoff, welcher mit vorhandenen Antimonionen Antimonwasserstoff bildet. Der Antimonwasserstoff wird entzündet und die Flamme auf eine kalte Porzellanschale gerichtet. Es bildet sich ein Antimonspiegel.
James Marsh (1794–1846) wurde 1832 als Sachverständiger im Todesfall des Farmers George Bodle eingesetzt, dieser war unter verdächtigen Umständen verstorben. Im Mageninhalt und Kaffeekessel konnte Marsh Arsen nachweisen. Der Angeklagte wurde, trotz weiterer starker Indizien, kauf von Arsenik beim Apotheker, freigesprochen. Die Geschworenen glaubten nicht an die Beweiskraft der angewendeten Analyse. Durch diesen Freispruch, in der Berufsehre gekränkt, entwickelte Marsh eine Nachweismethode, die Arsen »auch für den einfältigsten Geschworenen« (J. Thorwald) sichtbar machen sollte. Seine Methode wurde 1836 im Edinburgh Philosophical Journal veröffentlicht. Die Morde mit Arsen bzw. Arsenik gingen schlagartig zurück.
Verwendete Chemikalien
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Achtung |
1 Spatelspitze Antimon (Pulver), Sb – 121.75 g/mol CAS-Nr.: 7440-36-0 – EG-Nr.: 231-146-5 Carc. 2, STOT RE 2 (Atmungssystem), WGK 3 H351 Kann vermutlich Krebs erzeugen. H373 Kann die Organe schädigen (Lungen) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Einatmen. P201 Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P202 Vor Gebrauch alle Sicherheitshinweise lesen und verstehen. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P308 + P313 BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P405 Unter Verschluss aufbewahren. Sigma-Aldrich, GF14918014, SDB vom 25.02.2021 |
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Gefahr |
3 mL Schwefelsäure 95–973 %, H2SO4 – 98.08 g/mol Schwefel(VI)-säure, Dihydrogensulfat, Monothionsäure, E 513, Vitriolöl (veraltet) CAS-Nr.: 7664-93-9 – EG-Nr.: 231-639-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304 + P340 + P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort 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. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. Sigma-Aldrich, 258105, SDB vom 12.08.2021 |
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Gefahr |
1 Spatelspitze Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, CuSO4 · 5 H2O – 249.69 g/mol Kupfermonosulfat-Pentahydrat, Kupfervitriol-Pentahydrat CAS-Nr.: 7758-99-8 – EG-Nr.: 231-847-6 Acute Tox. 4 (oral), Eye Dam. 1, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H318 Verursacht schwere Augenschäden. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz 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. Sigma-Aldrich, 203165, SDB vom 12.10.2020 |
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5–8 Stück Zink (gekörnt), Zn – 65.39 g/mol CAS-Nr.: 7440-66-6 – EG-Nr.: 231-175-3 WGK 3 Sigma-Aldrich, 266353, SDB vom 27.09.2020 |
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4 mL Wasserstoffperoxid 3 %, H2O2 – 34.01 g/mol Hydrogenperoxid (IUPAC), Perhydrol CAS-Nr.: 7722-84-1 – EG-Nr.: 231-765-0 WGK 1 EUH210 Sicherheitsdatenblatt auf Anfrage erhältlich. Sigma-Aldrich, 88597, SDB vom 10.08.2021 |
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Gefahr |
1 mL Ammoniaklösung 25 %, NH4OH – 35.05 g/mol Ammoniumhydroxid (IUPAC), Ammoniakwasser, Salmiakgeist CAS-Nr.: 1336-21-6 – EG-Nr.: 215-647-6 Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, STOT SE 3 (Atmungssystem), Aquatic Acute 1, Aquatic Chronic 2, WGK 2 H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335 Kann die Atemwege reizen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 105428, SDB vom 07.06.2021 |
Produkte
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Gefahr |
Antimonwasserstoff, SbH3 – 124.78 g/mol Stibin (IUPAC), Antimonhydrid, Antimontrihydrid, Monostiban, Stiban CAS-Nr.: 7803-52-3 – EG-Nr.: 620-578-3 Flam. Gas 1A, Press. Gas (Ref. Liq.), Acute Tox. 4 (oral), Acute Tox. 1 (inhalativ), Aquatic Chronic 2, WGK 3 H220 Extrem entzündbares Gas. H280 Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H330 Lebensgefahr bei Einatmen. H411 Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P260 Gas/Nebel/Dampf nicht einatmen. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P304 + P340 + P315 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. EUH071 Wirkt ätzend auf die Atemwege. GESTIS, 041070, SDB vom 07.07.2021 |
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Achtung |
Antimon (Pulver), Sb – 121.75 g/mol CAS-Nr.: 7440-36-0 – EG-Nr.: 231-146-5 Carc. 2, STOT RE 2 (Atmungssystem), WGK 3 H351 Kann vermutlich Krebs erzeugen. H373 Kann die Organe schädigen (Lungen) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Einatmen. P201 Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P202 Vor Gebrauch alle Sicherheitshinweise lesen und verstehen. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P308 + P313 BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P405 Unter Verschluss aufbewahren. Sigma-Aldrich, GF14918014, SDB vom 25.02.2021 |
Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
10-ml-Messzylinder, Waage, Spatel, 50-ml-Becherglas, 2 × Reagenzglas, Glaswolle, Gummistopfen, Gummistopfen mit Bohrung, Glasrohr mit ausgezogener Spitze, Porzellanschale oder Porzellanscherben mit glatter Oberfläche, Feuerzeug oder Brenner, Stativ, Klammern, Muffen
Versuchsdurchführung
In einem 50-ml-Becherglas werden 7 mL dest. Wasser vorgelegt und langsam 3 mL Schwefelsäure 96 % eingerührt. Eine Spatelspitze Antimon wird in ein Reagenzglas gegeben, mit der verdünnten Schwefelsäure zur Hälfte aufgefüllt, mit einem Gummistopfen verschlossen und kräftig geschüttelt. Nun eine Spatelspitze Kupfer(II)-sulfat zugeben und abermals schütteln. Jetzt wird das Reagenzglas senkrecht am Stativ befestigt, das Zink zugegeben und mit einem lockeren Glaswattebausch versehen. Dem Reagenzglas wird ein durchbohrter Gummistopfen mit eingesetztem, zur Spitze ausgezogenem, Glasrohr aufgesetzt. Nach etwa 10 Sekunden wird eine Knallgasprobe mit einem zweiten Reagenzglas durchgeführt! Ist die Knallgasprobe positiv, muss diese nach etwa 5 Sekunden wiederholt werden. Bei negativer Knallgasprobe wird das ausströmende Gas an der Glasrohrspitze entzündet und eine kalte Porzellanoberfläche in die Flamme gehalten. Es bildet sich ein bläulicher bis blauschwarzer Spiegel von abgeschiedenem Antimon. Auch Arsen und Germanium können solche »Spiegel« bilden.
Der entstehende Antimonwasserstoff ist sehr giftig! Nur im Abzug oder im Freien durchführen!
Behandelt man diesen Fleck mit ammoniakalischem Wasserstoffperoxid (4 mL H2O2 3 % und 1 mL Ammoniaklösung 25 %) oder Natriumhypochlorit-Lösung, so löst sich dieser nicht auf. Arsen hingegen würde sich auflösen.
Reaktionsgleichung
Zink und Schwefelsäure reagieren zu Zink(II)-sulfat und naszierenden Wasserstoff:
3 Zn + 3 H2SO4 → 3 ZnSO4 + 6 Hnasz.
Vorhandene Antimonionen, die Oxidationsstufe spielt keine Rolle, bilden mit dem naszierenden Wasserstoff Antimonwasserstoff:
2 Sb3+ + 6 Hnasz. → 2 SbH3↑
Durch die Verbrennung des Antimonwasserstoffs bildet sich auf dem Porzellan ein Antimonspiegel:
4 SbH3 + 3 O2 → 4 Sb↓ + 6 H2O
Medien
Quellenangaben
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