Reaktion vorn Stickstoff mit Magnesium
von Denise Heckmann
Ziel des Versuchs Bei dem Versuch reagieren Stickstoff und Sauerstoff aus der Luft mit Magnesium. Die Reaktionsprodukte können auf ihre Eigenschaften untersucht werden.
Vorbemerkung
Die SuS sollten für diesen Versuch bereits wissen, dass die Luft zum Großteil aus Sauerstoff und Stickstoff besteht, um das unterschiedliche Aussehen der beiden Reaktionsprodukte erklären zu können. Das Untersuchen der Redoxreaktion ist an dieser Stelle noch nicht vorgesehen.
Materialien
Verbrennungsrohr, durchbohrte Gummistopfen mit Glasrohr, 2 Kolbenprober, Drei-Wege-Hahn, Schlauchverbindungen, Bunsenbrenner Optional: Reagenzglas, UIP (Universalindikator-Papier)
Chemikalien
Magnesium, Luft
Gefahrstoffe
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS-Piktogramme |
|---|---|---|---|
| Magnesium | H260, H250 | – |
|
Durchführung
Die Apparatur wird wie in der Skizze gezeigt aufgebaut. Einer der Kolbenprober wird mit 50 mL Luft befüllt. Dann wird die Apparatur luftdicht verschlossen und das Magnesium mit dem Bunsenbrenner erwärmt. Dabei wird die Luft vorsichtig mehrmals über das Magnesium geleitet, bis die Reaktion abgelaufen ist.
Optional: Nach dem Abkühlen wird das Produkt in ein Reagenzglas gegeben und mit Wasser versetzt. Ein feuchtes UIP wird über die Reagenzglasöffnung gehalten.
Beobachtung
Das Magnesium leuchtet stark auf, wenn man Luft darüber leitet. Nach dem Abkühlen kann man sehen, dass das Volumen der Luft abgenommen hat und nun 37 mL beträgt. Das Reaktionsprodukt ist teilweise weiß und teilweise grünlich-grau.
Optional: Das Produkt löst sich in Wasser unter Bläschenbildung. Das entstehende Gas riecht nach Ammoniak und färbt ein feuchtes UIP blau.
Abbildungen
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Abb. 1: Produkt der Reaktion von Magnesium mit Luft -
Abb. 2: Aufbau
Deutung
Während des Versuchs haben 13 mL Luft mit Magnesium reagiert. Dies übersteigt das Verhältnis von Sauerstoff in der Luft. Neben dem Sauerstoff hat auch der Stickstoff mit dem Magnesium reagiert. Dies erklärt die unterschiedlichen Farben des Produktes. Bei dem weißen Produkt handelt es sich um Magnesiumoxid, bei dem grün-grauen Produkt um Magnesiumnitrid.
Magnesium + Sauerstoff → Magnesiumoxid
Magnesium + Stickstoff → Magnesiumnitrid
Optional: Beim Lösen des Magnesiumnitrids in Wasser entsteht Ammoniak. Dieser reagiert mit Wasser basisch, weswegen sich das UIP blau färbt.
Entsorgung
Die Reste werden mit Wasser versetzt und über das Abwasser entsorgt.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse
Man sollte bedenken, dass das Abkühlen der Versuchsapparatur einige Zeit in Anspruch nimmt und entsprechend planen. Deswegen bietet sich der Versuch am besten für eine Doppelstunde mit Pause oder für zwei Einzelstunden an, die an zwei Tagen hintereinander liegen.
Literatur
Keune, H. und Boeck, H., Chemische Schulexperimente- Band 1: Anorganische Chemie, Cornelsenverlag, 1. Auflage, 2003, S. 126.