Stickstoff und Wasserstoff durch Elektrolyse

Hoffmannscher-Zersetzungsapparat, Messzylinder, Trafo mit Gleichstrom, Kabel, Reagenzgläser, Holzspan, 2 Platinelektroden

Ammoniumchlorid, Ammoniak-Lösung (w=10%), dest. Wasser

Die für den Versuch benötigte Reaktionsmischung wird aus 10 Teilen (z. B. 100 mL) einer gesättigten Ammoniumchlorid-Lösung und einem Teil der 10 % Ammoniak-Lösung (10 mL) hergestellt. Anschließend wird diese in den Hoffmannschen- Zersetzungsapparat gefüllt (siehe Abb.3).

Zunächst wird 25 Minuten mit einer Spannung von 24 V bei geöffneten Hähnen elektrolysiert. Dann werden die Hähne an den Enden der beiden Zersetzungsrohre gleichzeitig geschlossen. Nach ca. 6 bis 10 Minuten ist der Versuch zu Ende. Nach der Elektrolyse wird das Gas an der Anode in einem Reagenzglas aufgefangen. Als Nachweis dient ein brennender Holzspan.

Während der Elektrolyse ist in beiden Zersetzungsrohren eine Gasbildung zu beobachten. Das aufgefangene Gas an der Anode erlischt den brennende Glimmspan. Das aufgefangene Gas an der Kathode wird im Reagenzglas über eine Bunsenbrenner Flamme gehalten und es ertönt ein ploppen.

Luft enthält zu 21 % Sauerstoff und zu 78 % Stickstoff. Der Sauerstoff im Ballon kondensiert als erstes beim Abkühlen auf -183 °C, während der Stickstoff bei -196 °C flüssig wird. Man erhält im Ballon flüssige Luft, die beim Erwärmen wieder verdampft.

Bei einer Kohlenstoffdioxidfüllung kann man deutlich fühlen, wie festes Trockeneis entsteht. Kohlenstoffdioxid resublimiert zu festem Trockeneis, ohne vorher flüssig zu werden. Das Aufgehen der Ballons geht wesentlich langsamer, da die Sublimationstemperatur von Trockeneis bei -78,48°C liegt und es deutlich unter seine Sublimationstemperatur abgekühlt wird. Dies zeigt sich auch am Entstehen einer Eisschicht außerhalb des Ballons, die durch Kondensation der umgebenden Luftfeuchtigkeit entsteht.

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Herbert W. Roesky, Ganzlichter chemischer Experimentierkunst, WILEY-VCH, 2006, S. 53-54.