Einführung und Redox-Reihe¶

A.1 Brennende Metallpulver¶

• In einen über feuerfester Unterlage schräg montierten Bunsenbrenner
• werden mit dem Polylöffel Metallpulver gestreut – Kupfer, Eisen, Magnesium, Aluminium.
• Ordne nach Reaktivität und stelle Reaktionsgleichungen auf

Statt mit dem Polylöffel zu streuen, kann man auch eine DC-Pumpe an einen Glasrohrwinkel anschliessen, den Winkel mit Metallpulver füllen und unten neben die Flamme halten und das Metallpulver mit der DC-Pumpe in die Flamme blasen. Vorsichtig: Wenn das Metall Klumpen enthält und diese brennend auf Oberflächen fallen, kann die Oberfläche beschädigt werden.

A.2 Metallkationen reagieren mit Metallen¶

• Metallisches Eisen wird in eine Kupfer(II)-sulfatlösung gelegt
• Ein Zink-Plättchen wird in eine Lösung mit Silber(I)-Nitrat getaucht. die wachsenden Nadeln werden mit dem digitalen Mikroskop über den Beamer mitverfolgt.

A.3 Reaktion von Magnesium mit Iod¶

• Zwei Iodkügelchen werden an das geschlossene Ende des RG gelegt
• Zwei rinnenspatel Magnesiumpulver werden in der Mitte des RG verteilt.
• RG mit Watte verschliessen.
• Iod mit Bunsenbrenner erhitzen

Das Iod verteilt sich im RG. Sobald das RG mit Iod gefüllt ist, wird das Magnesium erhitzt, bis eine eindeutig Reaktion stattfindet (leichte Funkenentwicklung)

https://www.youtube.com/watch?v=BeLXx4faAjY

B.1 Redoxreihe mit Kupfer, Silber, Zink (Oxidationsvermögen von Metallkationen, Reduktionsvermögen von Metallen)¶

Die Metallstücke werden in wässrige Lösungen von Salzen gestellt (Gleiche Anordnung der BG wie in der Matrix unten). Dabei läuft manchmal keine Reaktion ab, manchmal scheidet sich auf dem Metallstück ein weiteres Metall ab. Markiere jedes Feld mit o, falls keine Reaktion abläuft, mit +, falls sich ein Metall abscheidet.

• Ordne die Metalle von oben nach unten nach abnehmendem Reduktionsvermögen, die Kationen daneben nach zunehmendem Oxidationsvermögen. Was fällt auf?

B.2 Oxidations- und Reduktionsvermögen von Nichtmetallen und Anionen¶

• In drei Reagenzgläsern werden Chlorwasser, Bromwasser und "Iodwasser" (Lugolsche Lösung) mit etwas Heptan überschichtet und geschüttelt. die Farben des Heptan werden festgehalten (in folgender Tabelle in den RG in der Kopfzeile)

• Nun werden 6 RG entsprechend der Tabelle angeordnet und je mit 1 mL einer Halogenidlösung und 1 mL der wässrigen Lösung eines Halogens bestückt, mit 1 mL Heptan überschichtet und geschüttelt.

• Protokolliere das Ergebnis (durch Einzeichnen in den RG)
• Ordne die Halogenidionen nach abnehmendem Reduktionsvermögen, die Halogene nach zunehmendem Reduktionsvermögen. Was fällt auf?

Magnesium mit Säure¶

• Fülle ein Reagenzglas ca. 3 cm hoch mit Salzsäure 1.0 M
• Fülle ein anderes Reagenzglas ca. 3 cm hoch mit einer Natriumchlorid-Lösung.
• Gib je ein Stück Magnesium zu
• Um welchen Stoff könnte es sich bei dem entstehenden Gas grundsätzlich handeln? Überlegen anhand von Atomsorten etc. Überprüfe experimentell
• Wasser kann nicht der direkte Reaktionspartner von Magnesium sein, da in reinem Wasser keine heftige Reaktion abläuft

Lithium mit Wasser¶

• Fülle ein Reagenzglas ca. 3 cm hoch mit deionisiertem Wasser
• Gib einige Tropfen Phenolphthalein zu
• Gib ein Stück Lithium zu
• Mache eine Vorhersage bezüglich des entstehenden Gases und überprüfe experimentell.

Magnesium mit Wasser¶

• Fülle ein Reagenzglas ca. 3 cm hoch mit deionisiertem Wasser
• Gib einige Tropfen Phenolphthalein zu
• Gib ein Stück Magnesium zu
• Beobachte sehr genau.

D.1 Kupfer und Schwefel (als Illustration statt Aluminium und Schwefel)¶

• In einem Reagenzglas erhitzen wir Schwefel bis zum Kochen.
• Dann werfen wir ein 10 cm langes, blankes Kupferblech hinein. Den Schwefel erhitzen wir weiter, da er sonst abkühlt. Das Blech glüht tiefrot auf - eine prächtig anzuschauende Reaktion!
• Wir gießen den überschüssigen Schwefel ab und untersuchen nach dem Abkühlen das Blech.

D.2 Quick and dirty-Versuch mit Zinkpulver und Kupfer(II)-chlorid dihydrat¶

• Vorsicht! In ein grosses Pyrex-Reagenzglas werden ein gestrichener Polylöffel Kupfer(II)-chlorid dihydrat und ¼ bis 1/3 Polylöffel Zink-Pulver gegeben. Das Reagenzglas wird mit einem Stopfen verschlossen (Stopfen mit dem Daumen sichern). Dann wird das Gemisch leicht geschüttelt, bis...
• Notiere die Reaktionsgleichung der ablaufenden Reaktion
• War gemäss Redox-Reihe zu erwarten, dass eine Reaktion ablaufen würde?
• Entferne das überschüssige Zink-Pulver mit Hilfe einer chemischen Reaktion aus dem Reaktionsgemisch.

D.3 Edle und unedle Metalle¶

• Vorsicht! In ein Pyrex-Reagenzglas werden 1/5 Polylöffel verschiedener Metallpulver gegeben und ca. 1/2 mL HCl (1 mol/L) zugesetzt. Wenn nichts passiert, wird 1 mL konzentrierte Salzsäure zugesetzt.

D.4 Experimente zur Redox-Reihe: Bildung von Magnesiumoxid und Magnesiumnitrid¶

Reaktion mit Wasser ergibt genau dasselbe Produkt wie mit Sauerstoff, zudem eine Flamme (->Gasförmiger brennbarer Stoff). Was also geschieht? Magnesium ist so reaktiv, dass es sich O-Atome sogar aus Wasser krallen kann (würde uns nicht gelingen: es nützt nichts, Wasser einzuatmen, wenn der Sauerstoff etwas knapp wird.)

Nach dem Abbrennen: Magnesiumkegel auseinandernehmen. Innerhalb des weissen Magnesiumoxides findet man einen schwarzen Bereich: nachdem aller Sauerstoff aufgebraucht wurde, reagiert das Magnesium mit dem nächst reaktiven Gas: CO₂. Wieder entsteht dasselbe Magnesiumoxid (auch hier reisst sich das Magnesium die O-Atome), und was noch? Kohle! Weiter innen grünes Material. Zuspritzen von Wasser ergibt Dampf, Hitze, also ist das grüne Material nicht stabil, eine Notlösung. Geruch von Ammoniak -> muss N-Atome enthalten. Was könnte es sein? Magnesiumnitrid. Mg ist dermassen reaktiv, dass es also sogar mit Stickstoff reagieren kann, als Notlösung, wenn kein Sauerstoff zur Verfügung steht.

Nitrid-Ionen sind aber energetisch ungünstig und normalerweise nicht stabil, so reaktiv, dass auch sie sofort mit Wasser weiterreagieren.

In der Redox-Reihe für wässrige Lösungen bei pH 7 findet man Kohlendioxid (-2.44 V) und Stickstoff (- 0.28 V). Die Reaktionen sind zwar nicht ganz dieselben, weil hier keine Wasserstoffatome zur Verfügung stehen, aber ganz grob vergleichbar.

D.5 Experimente zur Redox-Reihe gemäss Skript¶

siehe Skript

D.6 Thermit-Reakion¶

Dieser Versuch muss draussen an einem feuersicheren Ort durchgeführt werden

Das entstehende Eisen bleibt lange sehr heiss, auch wenn es nicht mehr sichtbar glüht. Es besteht die Gefahr, dass Kunststoffbehälter aufgeschmolzen, Glasbehälter zerrissen werden und dass ein Thermitgemisch zündet ☠

Durchführung siehe Skript