Elemente, Schulbuch

Abb. 169.3: Salpetersäure: Daten Abb. 169.2: Die Bildung von Ammoniumchlorid Abb. 169.1: Experiment „Ammoniak-Springbrunnen“ (Kolben muss von oben gefüllt werden, da gasförmiger Ammoniak leichter als Luft ist.) 169 7.5 DIe 15. GrUPPe ■ 169.1: „Ammoniak-Springbrunnen“ Man füllt einen trockenen Rundkolben (ca. 1 Liter) mit Ammoniakgas, das man durch Auftropfen von 25%iger Ammoniak-Lösung auf festes NaOH erzeugt. Da Ammoniak leichter als Luft ist, wird der Kolben „von oben“ befüllt (Abb. 169.1). Wenn die gesamte Luft verdrängt ist, wird die Füllöffnung mit einer Schlauchklem- me verschlossen und der Kolben wird verkehrt in ein Becherglas (ca. 2 Liter Inhalt) mit kaltem Wasser getaucht. Ammoniak löst sich im Wasser, im Kolben entsteht ein Unterdruck und das Wasser spritzt heftig in den Kolben. Zum Nachweis der ba- sischen Reaktion kann das Wasser mit einem Indikator versetzt werden. ■ 169.2: Die Bildung von Ammoniumchlorid (Abb. 169.2) Man füllt 25 % Ammoniak-Lösung und rauchende Salzsäure jeweils in eine Waschflasche. Nun bläst man Luft durch die Lösungen und hält die Öffnungen der Waschflaschen zusammen. Sofort entsteht dichter Ammoniumchloridrauch. ■ 169.3: Die Verbrennung von Ammoniak Man stellt einen Titrierkolben auf ein Dreibein mit Drahtnetz und füllt etwa 30 mL Ammoniak-Lösung 25 % ein. Dann leitet man Sauerstoff aus der Gasfla- sche mit einem Glasrohr langsam durch die Ammoniak-Lösung. Nun erwärmt man vorsichtig und hält einen Platindraht in die Ammoniak-Sauerstoff-Atmosphäre. Springt die Reaktion nicht gleich an, so erwärmt man den Platindraht. Der Platin- draht glüht heftig auf, da an seiner Oberfläche Ammoniak katalytisch verbrennt. Dabei kann er so heiß werden, dass die Zündtemperatur des Gasgemisches über- schritten wird und Verpuffung eintritt. Daher ist ein Weithalskolben zu verwenden. LEHRERVERSUCH LEHRERVERSUCH LEHRERVERSUCH Gasförmiger Ammoniak und gasförmiges Hydrogenchlorid reagieren miteinander in einer Protonenübertragung, wobei ein Rauch aus festem Ammoniumchlorid ent- steht. Daher werden Ammoniak- und Säurevorratsflaschen in getrennten Schränken aufbewahrt. In der Technik wird Ammoniak zur Salpetersäureherstellung katalytisch an Platin- netzen verbrannt. Diese Reaktion lässt sich im Modell zeigen. Allerdings entsteht bei der Verbrennung wegen der zu langen Kontaktzeit mit dem Katalysator nicht NO, sondern N 2 . Salpetersäure Salpetersäure – HNO 3 – gehört zu den technisch wichtigsten Säuren. (Kap. 5.2.2) Reine Salpetersäure zerfällt unter Lichteinfluss teilweise in Wasser, Stickstoffdioxid und Sauerstoff. Das Stickstoffdioxid löst sich und färbt die Säure rot. Sie wird auch rote oder rauchende Salpetersäure genannt. Sie ist sehr gefährlich (giftiges NO 2 , ein starkes Lungengift) und kommt in kunststoff-ummantelten Glasflaschen in den Handel. „Konzentrierte Salpetersäure“ ist 69%ig. Sie enthält die höchste HNO 3 -Konzentration, die man aus verdünnten Lösungen durch Destillation erzeugen kann. In dieser Zu- sammensetzung siedet Salpetersäure wie ein Reinstoff. Siede- und Kondensations- punkt liegen bei derselben Temperatur, daher verändert sich die Konzentration bei der Destillation nicht mehr. Ein solches Verhalten nennt man azeotropes Siedever- halten, die entsprechende Zusammensetzung (hier 68 %) ein Azeotrop . Üblicher- weise wird Salpetersäure für das Labor höchstens in dieser Konzentration verkauft. HNO 3 ist eine starke Säure und ein starkes Oxidationsmittel ( E ° = +0,96 V). Sie greift alle Metalle außer Gold und Platinmetalle an. Dabei wird sie zu Stickstoffoxiden re- duziert. Je nach Konzentration entstehen NO oder NO 2 . Auch mit vielen anderen Reduktionsmitteln bildet konzentrierte Salpetersäure die giftigen Stickstoffoxide. Daher sind solche Reaktionen nur unter dem Abzug durchzuführen. HNO 3 NH 3 25%ig NaOH (fest) Luft Schlauchklemme NH 3 (Gas) • Farblose Flüssigkeit • Dichte = 1,51 kg/L • Fp = 42 °C Kp = 84 °C • Handelsware 68 %ig Dichte = 1,41 kg/L Kp = 122 °C • Konzentrierte Salpetersäure ist ein sehr starkes Oxidationsmittel. Luft Luft NH 3 25%ig HCl 37%ig Rauch von NH 4 Cl Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv