Eisensulfidsynthese
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Reaktion von Eisen und Schwefel
in einer exothermen Reaktion
    dargestellt von Manuela Z.

Die Ausgangsstoffe für die Reaktion sind Eisenspäne (Fe) und reiner Schwefel (S).
Die Edukte werden in einem Rührglas locker vermischt und anschließend in ein Reagenzglas gefüllt. Die beiden Stoffe sind noch trennbar, d.h. das Eisen kann mittels Magnet herausgefiltert werden.
Das Reagenzglas wird mittels Bunsenbrenner erhitzt, so dass es sich von außen schwarz verfärbt.
Durch längeres Erhitzen an einem Punkt bildet sich ein Glutpunkt.
Gelber Dampf steigt nach oben.
Der Schwefel schmilzt bei 110°C.
Die exotherme Reaktion ist gestartet. Die freiwerdende Energie erhitzt das Reagenzglas in Form von Wärme.
Ohne weitere Energiezufuhr setzt sich die Reaktion selbständig fort.
Nach dem Abkühlen ist ein neuer, schwarzgefärbter Stoff entstanden.
Dieser ist nicht magnetisch, es handelt sich um Eisensulfid (FeS).
Die Reaktion ist exotherm. Das heißt, dass in der Bilanz mehr Energie frei wird, als anfangs aufgewandt wird.

Eine Synthese ist die Herstellung einer Verbindung aus Ihren Elementen

Links der GIF-Film zur Eisensulfidsynthese -
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Einzelheiten zur Eisensulfidsynthese

Ablauf:
  • Eisen läßt sich – als physikalische Besonderheit - von einem Magneten anziehen
  • Eisenpulver mischt sich mit Schwefelpulver
  • Das Gemisch aus Eisen- und Schwefelpulver läßt sich durch einen Magneten trennen:
  • Schwefel fällt auf ein extra Blatt, Eisenspäne kleben am Magneten
  • Das Gemisch wird in ein Reagenzglas gefüllt
  • Langsam ringsum erhitzen. Das Gemisch wird bei 110 Grad zunächst schwarzgrau
  • An einem Punkt des Reagenzglases stark erhitzen. Dort bildet sich ein Glutpunkt
  • Der Bunsenbrenner wird weggezogen. Die Glut breitet sich durch das ganze Gemisch aus
  • Gelber Dampf steigt auf. Das Glas knistert, als wollte es gleich zerspringen
  • Nach einer Dreiviertelstunde ist das Reaktionsprodukt abgekühlt. Es wird aus dem Glas geholt.
  • Der Stoff aus dem Reganzglas ist einheitlich grauschwarz und nicht mehr magnetisch.
Erläuterungen

1. Gemische erkennt man daran, dass sie noch physikalisch trennbar sind. Bei diesen Trennverfahren nutz man physikalische Unterschiede der beiden Stoffe aus (Skript S. 4)

2. Durch Erhitzung des Schwefels schmelzt er bei 110°C. Das ist ein physikalischer, kein chemischer Vorgang. Durch Vermischung des geschmolzenen Schwefels mit dem Eisenpulver sehen wir schwarze Bereiche.

3. Aktivierungsenergie wird durch punktuelles Erhitzen bis zur chemischen Reaktion zugeführt.

4. Die Reaktion ist exotherm. Es wird in der Bilanz mehr Energie frei, als Angangs aufgewand werden mußte.

reaktdia.gif (4892 Byte)

Reaktionsgleichung:       Fe    + S         ----> FeS
             
          
                      Eisen    Schwefel       Eisensulfid

Farbe                         Grau     gelb                Ocker/glänzend

Schmelzpunkt            1200°    110°               -------

Siedepunkt                    ----     450°               -------

Magnetismus                 Ja       Nein               Nein

Neun Übungsfragen zur Eisensulfidsynthese    
...die hat natürlich nicht die Schülerin gemacht, sondern der Chemielehrer :-)

1. Warum kann man die Eisensulfidsynthese nicht durch einfaches Mischen der Stoffe herbeiführen? Ihre Antwort sollte ein Fachwort enthalten. (1)

2. Woran läßt sich erkennen und wie läßt sich zeigen, daß bei Zimmertemperatur zusammengegebenes Eisen- und Schwefelpulver miteinander noch keine chemische Reaktion eingeht? (2)

3. Woran kann man bei der Eisensulfidsynthese erkennen, daß es sich um eine exotherme Reaktion handelt? Hier ist eine Beobachtung im Reagenzglas und ein Verhalten des Chemikers gefragt. (2)

4. Eisen reagiert chemisch mit Schwefel. Dieser Vorgang ist eine Synthese im engen Sinn. Wie ist eine solche Synthese definiert? (1/2)

5. Welches Hemmnis bei Eisen- und Schwefelatomen verhindert, daß sie schon bei Zimmertemperatur miteinander reagieren (Fachwort!)? (1)

6. Das Eisen- und Schwefelgemisch wird bei der Eisensulfidsynthese in zwei Stufen erhitzt.

6.1. Was geschieht bei ca. 110 Grad Celsius (praktische Schilderung, theoretische Deutung)? (2)

6.2. Was geschieht bei ca. 250 Grad Celsius (praktische Schilderung, theoretische Deutung)? (3)

6.3. Woran kann man erkennen, daß bei der chemischen Reaktion von Eisen mit Schwefel Temperaturen oberhalb von 400 Grad Celsius freiwerden (ZWEI Beobachtungen)? (2)

7. Formulieren Sie das Reaktionsenergiediagramm der Eisensulfidsynthese. (3)

8. Bei unserer Eisensulfidsynthese habe ich mehr Schwefel zugegeben, als eigentlich erforderlich war. Was waren die Gründe? (2)

Tip zu 8.: Ein Grund hängt mit den Temperaturen der Synthese zusammen und ein Grund mit dem Nachweis des entstandenen Stoffes.

9.      14 Gramm Eisen werden mit 14 Gramm Schwefel zur Reaktion gebracht.

Wieviel Gramm von welchem Stoff sind nach der chemischen Reaktion im Idealfall vorhanden? Begründen Sie Ihre Antwort. (3)