Achtung Doppelversuch
siehe auch Versuch Nr.045 "Reaktivität"

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 besondere 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.

Geräte:
Tigelzange, Bunsenbrenner oder Feuerzeug, Handschuhe gegen die Kälte

Chemikalien:
Trockeneis, Magnesium (entweder als Band oder in Form von Spänen, z.B. von einem Bleistift-Anspitzer)

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)

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 CO₂ oder Wasser löschen! Das verstärkt nur den Brand! Wenn kein weiteres Übergreifen absehbar ist einfach ausbrennen lassen.

Magnesium (Mg): (keine Gefahreneinstufung)
Trockeneis (CO₂): VORSICHT! Sehr tiefe Temperaturen! Erfrierungsgefahr! In gut belüfteten Räumen arbeiten

Versuchsanleitung:
Vorbereitung:
Man besorge sich zwei Trockeneisplatten die annähernd die gleiche Grösse haben. Mit einem spitzen Gegenstand (z.B. Schraubenzieher) wird nun auf beiden Platten ein Loch mit ca. 3-4 cm Durchmesser ausgehoben. Nun "poliert" man die beiden Platten solange bis die Seiten mit den Löchern flach aufeinander passen. Bis zur Vorführung muss das Trockeneis in einem geeigneten Isoliergefäß aufbewahrt werden.

Vorführung:
Mann füllt eines der beiden Löcher mit Magnesiumspänen. Der nächste Schritt wird am besten mit einem Helfer ausgeführt. Dazu zündet einer die Späne an, während der Partner die zweite Platte bereithält. Da das Magnesium sehr kalt ist und zudem der meiste Sauerstoff um die Späne herum verdrängt wurde, kann es sein, dass es ein wenig dauert bis das Feuer zündet.
Sobald das Magnesium aber zündet sollte sofort die zweite Platte aufgelegt werden, um die viel schnellere und exothermere Reaktion mit Luftsauerstoff zu vermeiden. Der Trockeneisblock wird einige Minuten hell-weiß aufglühen, bis am Schluss nur noch weißes Magnesiumoxid und schwarzer Kohlenstoff zurückbleibt.

Versuchsverlauf in Bildern:

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Entsorgung: (siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Magnesiumoxid ist nicht giftig und kann im Hausmüll entsorgt werden. Trockeneis einfach beim Raumtemperatur auftauen lassen.

Erklärung / Hintergrund:
Das bei der Reaktion enstandene weiße Pulver ist das sehr stabile MgO. Zusätzlich ensteht elementarer Kohlenstoff und Spuren von Mg₃N₂.

2 Mg + CO₂ ---> 2 MgO + C

Grund für diesen extrem raschen und exothermen Reaktionsverlauf ist das hohe Reduktionsvermögen des Magnesium. Trotz der tiefen Anfangstemperaturen und er relativ hohen Stabilität des Kohlendioxides steigt die Reaktionstemperatur rasch an. Das Magnesium entzieht dem CO₂ den Sauerstoff und zurück bleibt der Kohlenstoff. Selbst mit Sand (SiO₂) und Wasser (H₂O) (siehe Versuch Nr.045 "Reaktivität") ensteht Magnesiumoxid. Anders als die anderen Erdalkalimetalle ist dazu aber eine genügend hohe Starttemperatur nötig. Magnesium reagiert deshalb bei Raumtemperatur nicht mit Wasser, da es eine schützende, umhüllende Oxidschicht ausbildet. Bei Kalium oder Natrium ist dagegen ab dem ersten Wasserkontakt die entstehende Reaktionswärme so hoch, dass auch der Rest des Metalls schmilzt, dadurch vergrößert sich wiederum die Oberfläche und die Reaktion wird zusätzlich beschleunigt.

Um es mit einem Satz zu sagen... Magnesium entzieht so gut wie allen Stoffen den Sauerstoff um schließlich das sehr stabile Magnesiumoxid zu bilden.

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,...