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Homogene Katalyse: Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumiodid

von Anonym_6

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Ziel des Versuchs Dieser Versuch ist ein Beispiel für eine homogene Katalyse

Vorbemerkung

Bei diesem Versuch soll eine homogene Katalyse gezeigt und verständlich gemacht werden. Bei dem gewählten Beispiel handelt es sich um eine Standardreaktion: die Zersetzung von Wasserstoffperoxid. Als Katalysator wird Kaliumiodid hinzugegeben. Viel Vorwissen ist bei diesem Versuch nicht nötig (außer, dass sich Wasserstoffperoxid langsam von alleine zersetzt).

Materialien

Reagenzglasständer; 2 Reagenzgläser; Glimmspan

Chemikalien

Wasserstoffperoxid (30 %); Kaliumiodid

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Wasserstoffperoxid 30% H302, H318 P280, P305+P351+P338 GHS05 GHS07
Kaliumiodid H302, H315, H319 P305+P351+P338 GHS07

Durchführung

In ein Reagenzglas werden ca. 5 mL Wasserstoffperoxid gegeben und beobachtet, was passiert. Dann werden in dem anderen Reagenzglas wenige mL konzentrierter Kaliumiodid-Lösung angesetzt (eine Spatelspitze auf ca. 3 mL) und diese Lösung zu dem Wasserstoffperoxid gegeben. Außerdem wird eine Glimmspanprobe durchgeführt.

Beobachtung

In dem Wasserstoffperoxid kann beobachtet werden, dass sich langsam Gasbläschen bilden und diese aufsteigen. Nach der Zugabe von Kaliumiodid schäumt die Lösung stark auf, wird gelblich und die Glimmspanprobe ist positiv.

Abbildungen

  • Abb. 1: Schäumendes Wasserstoffperoxid

Deutung

Auch ohne Zugabe eines anderen Stoffes, zersetzt sich Wasserstoffperoxid mit der Zeit. Das Iodid aus dem Kaliumiodid wirkt bei dieser Reaktion allerdings als Katalysator, der diese Reaktion deutlich beschleunigt, indem es einen anderen Reaktionsweg ermöglicht.

I-(aq) + H2O2(aq) → IO-(aq) + H2O(l)

IO-(aq) + H2O2(aq) → I-(aq) + H2O(l) + O2(g)

Die Gelbfärbung kommt dadurch zustande, dass das Iodid mit dem freiwerdenden Sauerstoff reagieren und zu Iod oxidiert werden kann.

4I-(aq) + 2H2O(l) + O2(g) → 2I2(aq) + 4OH-(aq)

Alternativen:

Als Alternative kann dieser Versuch auch als heterogene Katalyse durchgeführt werden. Dann würde anstelle von Kaliumiodid Braunstein verwendet werden.

Entsorgung

Behälter für Schwermetalle. Das Iod wird vorher mit Natriumthiosulfat-Lösung versetzt.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Wie bereits erwähnt eignet sich dieser Versuch, zusammen mit V2, zur Einführung in das Thema Katalyse (eventuell ist V2 oder die hier aufgeführte Alternative ein wenig besser geeignet). Das Problem bei diesem Versuch ist, dass der Katalysator zwar regeneriert wird, aber auch mit dem Produkt (dem Sauerstoff) reagieren kann, damit die Lösung färbt, eindeutig eine nicht beabsichtige Reaktion auftritt und der Katalysator nicht mehr zur Verfügung steht. Es muss also explizit thematisiert werden, dass er bei der eigentlichen Katalyse regeneriert wird, aber auch eine andere, von der Katalyse getrennte, Reaktion eingehen kann.

Literatur

H. Wambach, Materialien - Handbuch Kursunterricht Chmemie Band 3: Kinetik - Gleichgewichte, Massenwirkungsgesetz, Aulis Verlag, 2. Auflage, Alsfeld 2012