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Magnesium, ein faszinierendes Metall
(Teil II: Reaktion mit Trockeneis) |
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Versuch
Nr.046
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:
Zeitaufwand: wenige Minuten |
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Achtung Doppelversuch
siehe auch Versuch Nr.045 "Reaktivität"
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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 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.
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Geräte:
Tigelzange,
Bunsenbrenner oder Feuerzeug, Handschuhe gegen die Kälte
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Chemikalien:
Trockeneis, Magnesium (entweder als Band oder in Form von Spänen,
z.B. von einem Bleistift-Anspitzer)
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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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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
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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.
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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.
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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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