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Salzbildung durch Elektronenübergabe-Bildung von Magnesiumnitrid

von Jana Pfefferle

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Ziel des Versuchs In diesem Versuch sehen SuS, wie ein Salz durch Verbrennung eines Metalls gebildet werden kann.

Vorbemerkung

In diesem Versuch können SuS sehen, wie ein Salz durch die Verbrennung eines Metalls hergestellt werden kann. Dies erlaubt SuS, unterschiedliche Arten der Salzbildung kennen zu lernen. Der Versuch ist sehr anschaulich auf Grund der Farbe des Produktes und kann einfach und schnell von der Lehrperson durchgeführt werden. Für diesen Versuch sollten SuS bereits mit Redoxreaktionen vertraut sein.

Materialien

Dreifuß mit Drahtnetz, Gasbrenner, Becherglas, Spatel, Wärmehandschuh

Chemikalien

Magnesium, Wasser, Universalindikatorpapier

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Magnesium H260, H250 – GHS02
Ammoniaklösung konz. 25% H314, H400, H335 – GHS05 GHS09 GHS07
Magnesiumnitrid Nicht in der Gefahrstoffliste enthalten – bitte selbst nachschlagen.

Durchführung

Magnesiumspäne werden kegelförmig auf einem Drahtnetzt angehäuft. Die Späne werden entzündet, woraufhin sofort ein großes Becherglas über die Reaktion gestülpt wird. Nach Ende der Reaktion wird das Becherglas mit einem Wärmehandschuh abgenommen. Das Reaktionsprodukt wird mit einem Spatel zerteilt und untersucht. Etwas von dem Produkt wird auf ein Uhrglas gegeben, um ein paar Tropfen Wasser hinzuzugeben. Der Geruch des entstehenden Gases wird vorsichtig überprüft und ein feuchtes Universalindikatorpapier wird in das Gas gehalten. Die Beobachtungen werden protokolliert.

Beobachtung

Das Magnesium entzündet sich sofort. Beim Überstülpen mit dem Becherglas glühen die Späne hell auf. Nach Ende der Reaktion sind die Späne weiß verfärbt. Beim Verteilen mit dem Spatel kommt ein grünes Pulver zum Vorschein. Bei Zugabe von Wasser entsteht ein Ammoniak-Geruch und das Universalindikatorpapier, welches in das entstehende Gas gehoben wird, verfärbt sich grün.

Abbildungen

  • Abb 1: Versuchsaufbau für die Bildung von Magnesiumnitrid
  • Abb. 2: Das grüne Produkt.
  • Abb. 3: Das grün-verfärbte Universalindikatorpapier.

Deutung

Die äußeren Magnesiumspäne reagieren mit Sauerstoff zu Magnesiumoxid, während die Späne im inneren des Kegels mit Stickstoff zu grünem Magnesiumnitrid reagieren.

2 Mg(s) + O2(g) 2 MgO(s)

3 Mg(s) + N2(g) Mg3N2(s)

Die Reaktion von Magnesium und Stickstoff ist eine Redoxreaktion.

Oxidation: 3 Mg → 3 Mg2+ + 6 e-

Reduktion: N2 + 6 e- → 2 N3-

Redox: 3 Mg(s) + N2(g) → Mg3N2(s)

Bei Zugabe von Wasser zu Magnesiumnitrid entsteht Ammoniak und Magnesiumhydroxid.

Mg3N2(s) + 6 H2O(l) → 2 NH3(g) + 3 Mg(OH)2(s)

Das Universalindikatorpapier wird von Hydroxidionen, die bei Reaktion von Ammoniak mit Wasser entstehen grün (pH: 7) verfärbt.

NH3(g) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH–(aq)

Entsorgung

Das Magnesiumnitrid kann in den Feststoffabfall entsorgt werden.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch kann in der Einheit Salze, Salzbildung oder Metalle eingesetzt werden. Der Versuch ist sehr anschaulich. Beim Verbrennen des Magnesiums muss jedoch aufgepasst werden, da eine sehr grelle, exotherme Reaktion abläuft. Deswegen sollte nicht in das helle Licht geschaut werden. Auf Grund des hellen Brennens von Magnesium und auch der leichten Entzündbarkeit sollte dieser Versuch von der Lehrperson als Demonstrationsversuch durchgeführt werden. Alternativ können Oxide durch Verbrennen mit anderen Metallen hergestellt werden, um Salze anhand Redoxreaktionen zu bilden.

Literatur

[1] M. Jäckel und K.T. Risch, Chemie heute-Sekundarbereich I, Schrödel, S. 186.
[2]Chemie-master.de, http://www.chemie-master.de/FrameHandler.php?loc=http://www.chemie-master.de/lex/exp/m02.html, (Zuletzt abgerufen am 17.08.2014 um 16:16 Uhr).