Wissenschaft

Demonstration der Stickstoff-Triiodid-Chemie

Bei dieser spektakulären Demonstration der Chemie werden Jodkristalle mit konzentriertem Ammoniak umgesetzt, um Stickstofftriiodid (NI 3 ) auszufällen . Der NI 3 wird dann herausgefiltert. Im trockenen Zustand ist die Verbindung so instabil, dass sie sich bei geringstem Kontakt in Stickstoffgas und Joddampf zersetzt und ein sehr lautes „Knacken“ und eine Wolke aus lila Joddampf erzeugt.

Schwierigkeit: Einfach

Erforderliche Zeit: Minuten

 

Materialien

Für dieses Projekt werden nur wenige Materialien benötigt. Festes Jod und eine konzentrierte Ammoniaklösung sind die beiden Hauptbestandteile. Die anderen Materialien werden zum Einrichten und Ausführen der Demonstration verwendet.

  • bis zu 1 g Jod (nicht mehr verwenden)
  • konzentriertes wässriges Ammoniak (0,880 SG)
  • Filterpapier oder Papiertuch
  • Ringständer (optional)
  • Feder an einem langen Stock befestigt

 

So führen Sie die Stickstoff-Triiodid-Demo durch

    1. Der erste Schritt ist die Vorbereitung des NI 3 . Eine Methode besteht darin, einfach bis zu einem Gramm Jodkristalle in ein kleines Volumen konzentrierten wässrigen Ammoniaks zu gießen, den Inhalt 5 Minuten ruhen zu lassen und dann die Flüssigkeit über ein Filterpapier zu gießen, um das NI 3 zu sammeln , das dunkel sein wird braun / schwarzer Feststoff. Wenn Sie jedoch das vorgewogene Jod vorher mit einem Mörser / Stößel mahlen, steht dem Jod eine größere Oberfläche zur Verfügung, um mit dem Ammoniak zu reagieren, was eine erheblich größere Ausbeute ergibt.
    2. Die Reaktion zur Herstellung des Stickstofftriiodids aus Jod und Ammoniak ist:
      3I 2 + NH 3 → NI 3 + 3HI
    3. Sie möchten die Handhabung des NI 3 überhaupt vermeiden , daher würde ich empfehlen, die Demonstration vor dem Abgießen des Ammoniaks einzurichten. Traditionell wird bei der Demonstration ein Ringständer verwendet, auf den ein feuchtes Filterpapier mit NI 3 gelegt wird, wobei ein zweites Filterpapier aus feuchtem NI 3 über dem ersten liegt. Die Kraft der Zersetzungsreaktion auf einem Papier führt dazu, dass auch auf dem anderen Papier eine Zersetzung auftritt.

 

  1. Stellen Sie für optimale Sicherheit den Ringständer mit Filterpapier auf und gießen Sie die umgesetzte Lösung über das Papier, auf dem die Demonstration stattfinden soll. Ein Abzug ist der bevorzugte Ort. Der Demonstrationsort sollte frei von Verkehr und Vibrationen sein. Die Zersetzung ist berührungsempfindlich und wird durch geringste Vibration aktiviert.
  2. Um die Zersetzung zu aktivieren, kitzeln Sie den trockenen NI 3- Feststoff mit einer Feder, die an einem langen Stab befestigt ist. Ein Messstab ist eine gute Wahl (verwenden Sie nichts kürzeres). Die Zersetzung erfolgt gemäß dieser Reaktion:
    2NI 3 (s) → N 2 (g) + 3I 2 (g)
  3. In seiner einfachsten Form wird die Demonstration durchgeführt, indem der feuchte Feststoff auf ein Papiertuch in einem Abzug gegossen. getrocknet und mit einem Messstab aktiviert wird.
Das Stickstofftriiodidmolekül ist nicht sehr stabil. LAGUNA DESIGN / Getty Images

 

Tipps und Sicherheit

    1. Achtung: Diese Demonstration sollte nur von einem Ausbilder durchgeführt werden, der die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen trifft. Wet NI 3 ist stabiler als die trockene Verbindung, sollte aber dennoch vorsichtig behandelt werden. Jod färbt Kleidung und Oberflächen lila oder orange. Der Fleck kann mit einer Natriumthiosulfatlösung entfernt werden. Augen- und Gehörschutz werden empfohlen. Jod ist ein Atemwegs- und Augenreizstoff; Die Zersetzungsreaktion ist laut.
    2. NI 3 im Ammoniak ist sehr stabil und kann transportiert werden, wenn die Demonstration an einem entfernten Ort durchgeführt werden soll.
    3. So funktioniert es: NI 3 ist aufgrund des Größenunterschieds zwischen den Stickstoff- und Iodatomen sehr instabil. Um den zentralen Stickstoff herum ist nicht genügend Platz, um die Iodatome stabil zu halten . Die Bindungen zwischen den Kernen stehen unter Stress und sind daher geschwächt. Die äußeren Elektronen der Iodatome werden in die Nähe gezwungen, was die Instabilität des Moleküls erhöht.
    4. Die Energiemenge, die bei der Detonation von NI 3 freigesetzt wird, übersteigt die zur Bildung der Verbindung erforderliche Energiemenge. Dies ist die Definition eines Explosivstoffs mit hoher Ausbeute .

 

 

Quellen

  • Ford, LA; Grundmeier, EW (1993). Chemische Magie . Dover. p. 76. ISBN 0-486-67628-5.
  • Holleman, AF; Wiberg, E. (2001). Anorganische Chemie . San Diego: Akademische Presse. ISBN 0-12-352651-5.
  • Silberrad, O. (1905). „Die Konstitution von Stickstoff-Triiodid.“ Zeitschrift der Chemical Society, Transactions . 87: 55–66. doi: 10.1039 / CT9058700055
  • Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. (1990). „Stickstoff-Triiodid.“ Angewandte Chemie International Edition . 29 (6): 677–679. doi: 10.1002 / anie.199006771

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