Einleitung
Durch die Kombination des Chlorwasserstoffspringbrunnens und einer Komproportionierungsreaktion zwischen Iodid/Iodat kann ein blauschwarzer Springbrunnen erzeugt werden.
Verwendete Chemikalien
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Gefahr |
0.04 g Kaliumiodat, KIO3 – 214.00 g/mol Kaliumjodat CAS-Nr.: 7758-05-6 – EG-Nr.: 231-831-9 Ox. Sol. 2, Acute Tox. 4 (oral), Eye Dam. 1, WGK 3 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. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. 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. Merck, 105051, SDB vom 04.07.2021 |
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Gefahr |
0.2 g Kaliumiodid, KI – 166.00 g/mol Iodkalium, Kaliumjodid CAS-Nr.: 7681-11-0 – EG-Nr.: 231-659-4 STOT RE 1 (Schilddrüse), WGK 1 H372 Schädigt die Organe (Schilddrüse) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Verschlucken. P314 Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Sigma-Aldrich, 746428, SDB vom 13.10.2019 |
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0.1 g Stärke (löslich), (C6H10O5)n (n = 100–1400) 4-O-α-d-Glucopyranosyl-α-d-glucopyranose (IUPAC), Amylodextrin, α-Maltose CAS-Nr.: 9005-84-9 – EG-Nr.: 232-679-6 Sigma-Aldrich, 18727, SDB vom 29.01.2020 |
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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, Eye Dam. 1, 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. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. 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. 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, 339253, SDB vom 28.09.2021 |
Produkte
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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 |
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Gefahr |
Iod, I2 – 253.81 g/mol Jod CAS-Nr.: 7553-56-2 – EG-Nr.: 231-442-4 Acute Tox. 4 (dermal, inhalativ), Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, STOT SE 3 (Atmungssystem), STOT RE 1 (Schilddrüse), Aquatic Acute 1, WGK 2 H312 + H332 Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt oder Einatmen. H315 Verursacht Hautreizungen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H335 Kann die Atemwege reizen. H372 Schädigt die Organe (Schilddrüse) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Verschlucken. H400 Sehr giftig für Wasserorganismen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P302 + P352 + P312 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P304 + P340 + P312 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. 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. P314 Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Sigma-Aldrich, 207772, SDB vom 06.08.2021 |
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 mit einem Fassungsvermögen von ca. 500 mL (Durchmesser ca. 11 cm, Höhe ca. 6 cm), Schlauch (Länge ca. 30 cm), Bunsenbrenner, 25-ml-Messzylinder, großes Reagenzglas, Reagenzglashalter, Stativmaterial, Siedesteine
Versuchsdurchführung
Lösung für die Kristallisierschale
In 390 mL Wasser werden 0.2 g Kaliumiodid und 0.04 g Kaliumiodat gelöst. Unter Verwendung eines großen Reagenzglases werden 0.1 g Stärke in 10 mL Wasser unter Erwärmen gelöst und mit der Iodid/Iodat-Lösung in der Kristallisierschale vereinigt.
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
In neutraler Lösung erfolgt keine Reaktion zwischen Iodid (I−) und Iodat (IO3−). Durch das Einströmen in den mit Chlorwasserstoff gefüllten Kolben erfolgt eine Reaktion, wegen des stark vom pH-Wert abhängigen Redoxpotentials von IO3−/½ I2. Die Oxidation von Iodid zu Iod ist unabhängig vom pH-Wert:
2 IO3− + 12 H3O+ + 10 e− → I2↓ + 18 H2O; E0 = +1.2 V
2 I− → I2↓ + 2 e−; E0 = +0.54 V
Die Gesamtgleichung lautet:
IO3− + 5 I− + 6 H3O+ → 3 I2↓ + 9 H2O
Die Iodatome liegen in unterschiedlichen Oxidationsstufen vor (Iodat +5, Iodid −1). Bei der ablaufenden Redoxreaktion wird die mittlere Oxidationszahl 0 erreicht, welche zwischen +5 und −1 liegt. Eine solche Reaktion bezeichnet man als Komproportionierung (Synproportionierung). Die schwarzblaue Farbe stammt vom gebildeten Iod-Stärke-Komplex.
Medien
![Abb. 1 – links: Versuchsbeginn; mittlere Bilder: Reaktionsverlauf; rechts: Ende des Experiments [1].](/images/experimente/redoxspringbrunnen_mit_iodid_iodat/redoxspringbrunnen_mit_iodid_iodat.jpg "Abb. 1 – links: Versuchsbeginn; mittlere Bilder: Reaktionsverlauf; rechts: Ende des Experiments [1].")
Quellenangaben
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