Ammoniak: Die teure, schnelle Synthese

Zum Vorwissen zu diesem Versuch gehört zum einen das Wissen über Bestandteile der Luft (speziell Sauerstoff und Stickstoff). Wissen über ionische Bindungen und Lösungsverhalten von Salzen in Wasser sind ebenfalls notwendiges Vorwissen, um die Nachweise des Ammoniakgases deuten zu können. Auch Eigenschaften von Ammoniak können im Vorfeld in verschiedenen Experimenten behandelt werden.

Über verschiedene Zwischenschritte wird in diesem Versuch Ammoniak aus dem Stickstoff der Luft und den Wasserstoffatomen in Wasser hergestellt.

Auf die Ceranplatte wird ein etwa 3 cm hoher Kegel aus Magnesiumspänen gegeben. Das Magnesiumband wird als Lunte in den unteren Teil des Kegels gesteckt. Das Becherglas wird auf dem Kopf im Stativ befestigt, sodass ein schmaler Spalt zwischen dem Drahtnetz und dem Becherglas besteht. Das Magnesiumband wird dann mit dem Brenner entzündet und das Becherglas über dem Magnesium befestigt.

Nach dem Erkalten wird das Reaktionsprodukt zerkleinert und in die Porzellanschale gegeben. Nun wird das Produkt mit Wasser übergossen. Es wird vorsichtig eine Geruchsprobe genommen und das entweichende Gas mit feuchtem Indikatorpapier überprüft.

Das Magnesium brennt mit heller Flamme unter dem Becherglas. Es entsteht Rauch.

Innerhalb des kegelförmigen Produkthäufchens ist ein grüngelber Feststoff entstanden. Beim Lösen in Wasser entsteht ein stechender Geruch nach Ammoniak und das Indikatorpapier färbt sich grünblau.

An der Außenseite des Kegels reagiert das Magnesium mit Sauerstoff zu Magnesiumoxid:

2 Mg_(s) + O_{2 (g)} → 2 MgO_(s)

Bei der Verbrennung unter dem Becherglas entsteht Magnesiumnitrid, ein grüngelber Feststoff, als Produkt der Reaktion von Magnesium mit dem Stickstoff aus der Luft in der Mitte des Kegels:

3 Mg_(s) + 2 N_{2 (g)} → Mg₃N_{2 (s)}

Magnesiumnitrid reagiert mit Wasser zu Magnesiumoxid und Ammoniak, welcher über das feuchte Indikatorpapier als Ammoniumhydroxid nachgewiesen wird.

Mg₃N_{2 (s)} + 3 H₂O_(l) → 3 MgO_(s) + 2 NH_{3 (g)}