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Magnesium, ein faszinierendes Metall
(Teil I: Reaktivität) |
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Versuch
Nr.045
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:
Zeitaufwand: wenige Minuten |
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Achtung Doppelversuch
siehe auch Versuch Nr.046 "Reaktion
mit Trockeneis" |
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Ziel:
Sieht man sich genau in seiner Umwelt um, so wird man
verblüfft sein wie oft man reine chemische Verbindungen finden
kann. Ein Beispiel ist der Bleistiftanspitzer, der abgesehen von
den Varianten aus Plastik meist vollständig aus Magnesium besteht.
Magnesium gehört zu den leichtesten Metallen (nach Beryllium)
und weist einige bemerkenswerte Eigenschaften auf.
In diesem Versuch soll die besondere Eigenschaft als starkes Reduktionsmittel
untersucht werden. So verbrennt Magnesium nicht nur an der Luft,
sondern z.B auch in einer CO2-, SO2-, NO2-
oder Wasserdampfatmosphäre.
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Geräte:
Tigelzange, Bunsenbrenner oder Feuerzeug, Glaswolle,
Reagenzglas (schwer schmelzbar), Glasrohr mit Spitze, durchbohrter
Stopfen, Glaswolle, Stahlwolle, Brenner, 2 Kerzen, Stativmaterial
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Chemikalien:
Magnesium (entweder als Band oder in Form von Spänen, z.B.
von einem Anspitzer), feuchter Sand
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Sicherheitshinweise:
Achtung: Beim Versuch entsteht
sehr grelles Licht, das UV-Strahlung emittiert. Deshalb unbedingt
eine dunkle Schutzbrille oder eine geeignete Sonnenbrille aufsetzen.
Die Flamme nie
länger direkt und wenn, dann nur sehr kurz betrachten!
Im Falle eines außerkontrolle geratenen Magnesiumbrandes:
NICHT mit CO2oder Wasser löschen! Das verstärkt nur den
Brand! Wenn kein weiteres Übergreifen absehbar ist einfach
ausbrennen lassen.
Magnesium (Mg): (keine Gefahreneinstufung)
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Einverständniserklärung:
Hiermit erklären Sie sich bereit den folgenden Versuch unter
eigener Verantwortung
und nur mit ausreichendem chemischen Wissen und geeigneten Schutzvorrichtungen
durchzuführen!
Der Autor kann für jegliche Personen- und Sachschäden
durch mögliche Fehlversuche nicht haftbar gemacht werden. (siehe
Sicherheitscheck bzw. Disclaimer) |
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Versuchsanleitung
Nr.1 (Verbrennung
von Magnesium):
Magnesiumband
oder -späne werden mit Hilfe eines Bunsenbrenners entzündet
(Ein Feuerzeug eignet sich ebenso, jedoch dauert es wesentlich länger
bis sich das Metal entzündet und es muss darauf geachtet werden,
dass man nicht mit geschmolzenem Magnesium in Berührung kommt).
Ist die Zündtemperatur erreicht
beginnt die Verbrennung mit einer enorm hellen, gleissenden Flamme.
Versuchsverlauf
in Bildern: |
Versuchsanleitung
Nr.2 (Verbrennung
in Wasserdampfatmosphäre):
Typ1:
In einem Erlenmeyerkolben wird Wasser zum Kochen gebracht. Es wird
zunächst ein brennendes Holzstäbchen in den Wasserdampf
gehalten, es verlischt. Nun wird nun ein Stück brennendes Magnesium-Band
in den Wasserdampf gehalten - es brennt weiter, gelegentlich ist
an der Öffnung des Kolbens eine kleine, zusätzliche Flamme
zu beobachten: ein Hinweis auf Wasserstoff.
Typ2: In einem schwer schmelzbaren Reagenzglas
wird Sand eingefüllt und mit Wasser angefeuchtet. Darüber
wird als mechnischer Schutz etwas Glaswolle gelegt. Das Reagenzglas
wird leicht schräg eingespannt, über die Glaswolle werden
Magnesium-Späne eingefüllt, das Glas wird mit einer Düse
verschlossen. Mit der nicht leuchtenden Brennerflamme wird zunächst
das Wasser im Sand vorsichtig erhitzt, bis Wasserdampf aus dem Glasrohr
austritt. Dann wird das Magnesium kräftig bis zum Glühen
erhitzt. Durch leichtes Fächeln mit der Brennerflamme wird
zwischendurch weiter der nasse Sand erhitzt. Sobald das Magnesium
hell glüht, wird nur noch der nasse Sand erhitzt. An der Düse
kann mit dem austretenden Gas die Knallgasprobe vorgenommen werden,
bzw. kurz eine blaue Flamme beobachtet werden.
© Wilfried Budde/Studienseminar S II Paderborn
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Entsorgung:
(siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Magnesiumoxid ist nicht giftig und kann im Hausmüll
entsorgt werden.
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Erklärung
/ Hintergrund:
zu Nr.1 (Verbrennung von Magnesium):
Magnesium reagiert mit Sauerstoff in einer stark
exothermen Reaktion nach folgender Reaktionsgleichung:
2Mg
+ O2 ---> 2 MgO
Bei
der Verbrennung auftretenden Temperaturen (bis zu 2400 °C) führen
dazu, dass sich das Magnesiumoxid bis zur Weißglut erhitzt.
Die Flamme ist dadurch so hell, dass von Magnesiumlicht bestrahlte
Gegenstände auch noch im Sonnenlicht tiefe Schatten werfen.
Die vorliegende
Reaktion wurde in der Frühzeit der Fotografie in den sog. Blitzlichtpulvern
ausgenutzt. Diese bestanden aus Magnesiumpulver und einem Oxidationsmittel
z. B. Kaliumchlorat.
zu
Nr.2 (Verbrennung in
Wasserdampfatmosphäre):
Das grelle Glühen resultiert aus der stark exothermen
Oxidation von Magnesium. Der weiße pulvrige Stoff kann als
Magnesiumoxid identifiziert werden. Der dafür notwendige Sauerstoff
kann aber nicht aus der Luft im Reagenzglas stammen, denn dieser
ist durch den Wasserdampf vollständig verdrängt worden.
Bei genauem Beobachten ist das Entweichen des Wasserdampfes deutlich
zu sehen. Als weiteres Reaktionsprodukt entsteht ein brennbares
(und farbloses) Gas, Wasserstoff. Magnesium ist ein Element und
kann bei der chemischen Reaktion keinen weiteren Stoff freigesetzt
haben. Demzufolge kann dieses Gas nur aus dem Wasser stammen. Die
Reaktion von Wasser mit Magnesium kann daher als Redoxreaktion betrachtet
werden.
Reaktionen von Magnesium
mit verschiedenen Gasen:
Gas |
Beobachtung |
O2 |
2
Mg (s) + O2 (g) ---> 2 MgO (s) |
N2 |
3
Mg (s) + N2 (g) ---> Mg3N2 (s) |
CO2 |
2
Mg (s) + CO2(g) ---> 2 MgO (s) + C (s)
|
SO2 |
2
Mg (s) + SO2 (g) ---> 2 MgO (s) + S (s) |
H2 |
Mg
(s) + H2 (g) ----> MgH2 (s) |
H2S |
Mg
(s) + H2S (g) ---> MgS (s) + H2 (g) |
Cl2 |
Mg
(s) + Cl2 (g) ---> MgCl2(s) |
NH3 |
3
Mg (s) + NH3 (g) ---> Mg3N2
(s) + 3 H2 (g) |
Kochendes
Wasser |
Mg
(s) + H2O (g) ---> MgO (s) + H2 (g) |
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Links:
Informationen über Magnesium:
www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/12Magnes.htm
www.chemie-master.de/pse/Mg.html
www.goodfellow.com/csp/active/static/G/MG00.HTML
www.uniterra.de/rutherford/ele012.htm
Chemie
mit dem Bleistiftanspitzer: weitere chemische Versuche (Reaktion
mit Säuren, Anspitzerkörper als Opferanode)
International
Magnesium Association: (engl.) Weltweite Vereinigung aller mit
Magnesium arbeitenden, verarbeitenden und forschenden Firmen
Magnesium
- Der Körper braucht es täglich: Alles über die
Aufgabe im Oranismus, Gründe für Magnesiummangel,...
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