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Magische Flamme

von Ann-Kathrin Röver

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Ziel des Versuchs Mithilfe dieses Versuchs sollen die SuS erkennen, dass ein Feuer nicht nur durch eine offensichtliche Wärmequelle entzündet werden kann.

Vorbemerkung

Bei diesem Versuch sollen die SuS erkennen, dass ein Feuer nicht nur durch eine offensichtliche Wärmequelle entzündet werden kann. Die SuS kennen das Feuerdreieck bereits.

Materialien

250 mL Becherglas, Isoplanplatte, Wasser

Chemikalien

Ammoniumnitrat, Ammoniumchlorid, Calciumnitrat-Tetrahydrat, Zinkpulver Durchführung: 1. Variante: In ein Bechergl

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Ammoniumnitrat H272 P210, P280 GHS03
Ammoniumchlorid H302, H319 – GHS07
Calciumnitrat-4-H2O H272 P210, P280 GHS03
Zink Pulver H410 – GHS09

Durchführung

  1. Variante A) : In ein Becherglas werden 1,000 g Ammoniumnitrat, 0,125 g Ammoniumchlorid und 0,250 g Calciumnitrat-Tetrahydrat gegeben und durch kräftiges Schütteln miteinander vermischt. Unmittelbar vor der Reaktion wird das Zinkpulver zu den anderen Feststoffen gegeben und ebenfalls durch kräftiges Schütteln mit ihnen vermischt. Nach Verteilung des Gemischs auf der Isoplanplatte werden einige Tropfen Wasser auf das Feststoffgemisch getropft.
  2. Variante B) : Gleich zur 1. Variante, allerdings wird das Calciumnitrat-Tetrahydrat weggelassen.

Beobachtung

Nach einigen Sekunden beginnt das graue Feststoffgemisch zu schäumen. Wenige Sekunden später leuchtet das Gemisch in hellblauer Flamme auf und beginnt stark zu rauchen.
  1. Variante A): Das Feststoffgemisch verbrennt vollständig zu einem weiß-gelblichen, löchrigen Feststoff.
  2. Variante B): Das Gemisch verbrennt unvollständig zu einem weißen-gelblichen, löchrigen Feststoff. Die grauen Rückstände lassen sich durch weitere Wassertropfen nicht mehr entzünden.

Abbildungen

  • Abb. 1: Feststoffgemisch vor der Wasserzugabe
  • Abb. 2: Gemisch während des Brennens
  • Abb. 3: Feststoffgemisch nach der Verbrennung

Deutung

Durch das Hinzufügen des Wassers wird eine Reaktion ausgelöst, die zum Entzünden des Gemischs führt. Bei der Reaktion entsteht mindestens ein Gas, welches für das Schäumen vor der Entzündung verantwortlich ist.

Auf Oberstufenniveau: Durch das Hinzufügen von Wasser wird eine starke, exotherme Reaktion (durch die Anwesenheit von Chlorid-Ionen aus dem Ammoniumchlorid noch verstärkt) zwischen dem Zink und dem Ammoniumnitrat ausgelöst. Bei dem entstehenden Gas handelt es sich um Stickstoff.

Zn(s) + NH4NO3 (s) → N2 (g) + ZnO(s) + 2 H2O(l)

Entsorgung

Die Entsorgung des Rückstandes erfolgt im anorganischen Sondermüll.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Durch die Möglichkeit der Nutzung von Erd- und Alkalimetalle zur Beeinflussung der Flammenfärbung, können in höheren Klassenstufen die Flammenfärbungen von diesen mithilfe des Versuchs untersucht werden. Ansonsten kann der Versuch verwendet werden, um ein Erreichen der Zündtemperatur ohne Feuerzufuhr zu demonstrieren (in Bezug zum Feuerdreieck).

Literatur

[1] F. R. Kreißl, O. Krätz, Feuer und Flamme, Schall und Rauch, Wiley-VCH, 2. Auflage, 2008, S. 97.