Ziel des Versuchs: Bei diesem Versuch wird die Aktivierungsenergie in Form von Wärme bereitgestellt, um Eisen durch die Reaktion von Eisen(III)oxid und Aluminium zu erhalten.
| Thema: Aktivierungsenergie und Katalysatoren | Tags: Aktivierungsenergie, Wärmeenergie, Thermitverfahren | Klassenstufen: 7-8 | Versuchsart: LV |
Materialien
Dreifuß, Keramikblumentopf (mit Loch), Schüssel mit Sand, Wunderkerze, Papierrolle
Chemikalien
Thermitgemisch: 40 g trockenes Eisen(III)-oxid, 14 g trockenes, frisches Aluminiumgries
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Aluminium Griße | H261-H228 | -- |  |
| Eisen(III)-oxid rot | H315-H319-H335 | P261-P305+P351+P338 |  |
| Aluminiumoxid wasserfrei | -- | -- | |
| Eisen Pulver | H228 | P280 | |
Durchführung
Das Thermitgemisch wird in die Papierrolle gefüllt und in den Blumentopf gestellt. Der Blumentopf wird daraufhin mit dem Loch nach unten in den Dreifuß gehängt und über die mit Sand gefüllte Schüssel gestellt. Das Thermitgemisch wird mit einer Wunderkerze angezündet, indem die Wunderkerze in das Gemisch gestellt wird.
Beobachtung
Nach dem Anzünden läuft die Reaktion von selbst mit einem starken Leuchten und Funkensprühen weiter. Es entstehen ein Metallkern im Blumentopf und eine Flüssigkeit, die in den Sand läuft.
Deutung
Durch eine Redoxreaktion entstehen ein Eisenkern und Schlacke. Das Eisen(III)-oxid reagiert mit dem Aluminium zu Eisen und Aluminiumoxid.
Eisen(III)-oxid + Aluminium → Eisen + Aluminiumoxid
Fe2O3 (aq) + 2 Al(s) → 2 Fe(s) + Al2O3 (l)
Entsorgung
Eisenkern für weitere Versuche aufbewahren. Aluminiumoxid in den anorganischen Abfall entsorgen.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse:
Der Thermit-Versuch ist ein Lehrversuch, der die Aufwendung von Aktivierungsenergie für eine Reaktion verdeutlicht. Ohne die Zufuhr von Energie in Form von Wärme (Wunderkerze) reagieren Aluminium und Eisen(III)-oxid nicht miteinander. Erst durch das Hinzufügen von Wärme wird die Reaktion gestartet. Die Lehrkraft muss darauf achten, dass der Versuch im Freien durchgeführt wird und die SuS großen Abstand zum Versuchsaufbau beibehalten, da enorme Hitze freigesetzt wird und ein starker Funkenflug möglich ist.
Alternativ kann auch die Reaktion von Kupfer mit Schwefel als Demonstrationsversuch durchgeführt werden, bei dem man ein Reagenzglas ca. 2 cm hoch mit Schwefel füllt und ein Kupferblech in das Reagenzglas hängt, ohne den Schwefel zu berühren. Das Reagenzglas wird dann mit Glaswolle verschlossen und über dem Bunsenbrenner erwärmt. Auch hier wird die Reaktion erst durch die Erwärmung des Schwefels in der Brennerflamme gestartet, sodass die Aktivierungsenergie überwunden wird.
Literatur
M. Ott, K. Hertweck, V. Fischer : Stoffwechsel und Energieumwandlungsprozesse. Im Rahmen des NWA-Tag am 11.07.2007 am Staatlichen Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (RS) Reutlingen, http://www.rs.seminar-reutlingen.de/site/pbs-bw/get/documents/KULTUS.Dachmandant/KULTUS/Seminare/seminar-reutlingen-rs/pdf/nwa-tag-2007-aktivierungsenergie.pdf, 11.07.2007 (zuletzt aufgerufen am 12.08.2014 um 09:29 Uhr)
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