Elemente, Schulbuch

CuSO 4 - Lösung HNO 3 (rauchend) Li Na K Rb Cs Fr Be Ca Mg Sr Ba Ra Sc Y La Ac Ti Zr Hf Ku V Nb Ta Ha Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ni Co Cu Zn Cd Hg Al Ga In Tl Sn Pb Sb Bi Po Ce Th Pr Pa Nd U Pm Sm Eu Gd Tb Np Pu Am Cm Bk Dy Er Ho Tm Yb Lu Cf Es Fm Md No Lr Ru Os Pd Pt Rh Ir Ag Au Abb. 170.4: Die Stickstoffoxide Abb. 170.3: Molekülmodell und Gefahrenpotenzial des Hydrazins Abb. 170.2: Verkupfern eines Eisenstücks Versuch 170.2 Abb. 170.1: Gegen Salpetersäure beständige Metalle (hervorgehoben) N 2 O 4 N 2 O NO NO 2 170 ■ 170.1: Lösung von Kupfer in Salpetersäure Im Abzug durchführen! Man gibt auf ein Stück Kupferblech oder Kupferdraht in einem kleinen Becherglas etwas konzentrierte Salpetersäure. Sofort entsteht braunes NO 2 -Gas. Durch starkes Verdünnen mit Wasser kann die Reaktion gestoppt werden. ■ 170.2: Verkupfern eines Eisenstückes (Abb. 170.2) Im Abzug durchführen! Man taucht einen Eisengegenstand (zB Schlüssel) vorsichtig in ein Becherglas mit rauchender HNO 3 . Es entsteht kein Stickstoffoxid. Diesen Schlüssel taucht man dann vorsichtig in ein Becherglas mit CuSO 4 -Lösung. Die Zementationsreaktion zwischen CuSO 4 und Eisen unterbleibt, da das Eisen durch die Passivierungsschicht geschützt ist. Nimmt man den Schlüssel aus der Lösung (nicht abspülen) und schlägt mit einem Glasstab dagegen, so zerstört man die Passivierung an dieser Stelle und, von dort ausgehend, tritt nun die Zementationsreaktion ein; der Schlüssel wird verkupfert. LEHRERVERSUCH LEHRERVERSUCH In reiner Salpetersäure bilden manche Metalle, wie zB Eisen, eine Passivierungs- schicht und werden daher nicht angegriffen. Eine Säuremischung aus Salpetersäure und Salzsäure im Verhältnis 1:3 nennt man „ Königswasser “. In dieser Mischung entstehen Spuren von atomarem Chlor und NOCl, die auch Gold (den „König“ der Metalle) angreifen. 3 HCl + HNO 3 → NOCl + 2 Cl + 2 H 2 O Beim Umgang mit HNO 3 muss ein Kontakt mit Haut und Augen absolut vermieden werden (Schutzbrille!). Die Säure wandelt Eiweißstoffe in gelbe Nitroverbindungen um und zerstört sie damit. Diese Reaktion ist als Xanthoprotein-Reaktion bekannt. Weitere wichtige Stickstoffverbindungen Hydrazin – N 2 H 4 Ölige, farblose, giftige Flüssigkeit, die an Luft stark raucht. Bei höheren Temperatu- ren zerfällt es explosionsartig. 3 H 2 H 4 → 4 NH 3 + N 2 ∆ H = -336,8 kJ Hydrazin ist unbeschränkt mit Wasser mischbar und in wässrigen Lösungen, die stark reduzierend und basisch wirken, problemlos handhabbar. Eine flüssige Mi- chung von Hydrazin und Distickstofftetroxid dient als Raketentreibstoff. 2 N 2 H 4 + N 2 O 4 → 3 N 2 + 4 H 2 O ∆ H = -1227 kJ Stickstoffoxide – N 2 O, NO, NO 2 N 2 O – Distickstoffmonoxid, Lachgas – ist ein farbloses, süß riechendes Gas. Es wirkt narkotisierend und dient daher als leichtes Narkosemittel. Es entsteht bei Abbau- prozessen von stickstoffhaltigem Dünger in landwirtschaftlichen Böden. Die Land- wirtschaft ist daher eindeutig Hauptverursacher der anthropogenen N 2 O-Emissio- nen. Emittiertes N 2 O verbleibt etwa 100 Jahre in der Atmosphäre. (siehe Kap. 6.1) NO – Stickstoffmonoxid, Stickoxid – ist ein farbloses, giftiges und reaktionsfreudiges Gas. Es entsteht auch im menschlichen Körper und wirkt dort blutdrucksenkend. Die Makrophagen unseres Immunsystems injizieren NO in Eindringlinge, um sie zu zerstören. Unter Einwirkung von Sauerstoff reagiert es sofort zu Stickststoffdioxid. NO 2 – Stickstoffdioxid – ist ein braunrotes, giftiges, stark oxidierend wirkendes Gas. Bei niedrigen Temperaturen liegt NO 2 als farbloses Dimeres N 2 O 4 – Distickstofftet- roxid vor, unterhalb von 0 °C ausschließlich. Das Gas entsteht auch beim Lösen von Metallen in konzentrierter Salpetersäure (Versuch 170.1) 7 CHEMISCHE EIgEnSCHAFTEn EInIgER STOFFE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv