2015-03-17 Feuer

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Versuch: Chemisches Feuerzeug mit Glycerin

Da schauen wir Redoxreaktionen zu, bei denen das Oxidationsmittel "Kalimumpermanganat" auf chemischem Weg reaktionsbereiten Sauerstoff liefert, der jeweils eine organische Substanz oxidiert.

Die organische Substanz, die bei purem Kontakt mit Kalimumpermanganat schon die Reaktion herbeiführt, ist Glycerin.

Rezept: Kaliumpermanganat wird im Mörser pulverisiert. Zur Vorführung muss es auf einer feuerfesten Unterlage liegen. Mit einer Pipette tropft man einige Tropfen Glycerin darauf. Die Reakion braucht Zeit - also nicht nochmals Glycerin zugeben.

Die Reaktion ist so exotherm, dass wir versuchen können, ein Zündholz daran zu entzünden. Mit dem roten Kopf klappt das locker, mit dem puren Hölzchen braucht es Geschick. Als "chemisches Feuerzeug" ist die Kombination dieser zwei Stoffe schon seit langem bekannt.

Erläuterung: Die chemische Gesamtgleichung der Reaktion ist beeindruckend:

3 C3H8O3 + 14 KMnO4 --> 7 K2CO3 + 14 MnO2 + 2 CO2 + 12 H2O

C3H8O3 heißt systematisch „Propantriol“ und trägt eben den Trivialnamen Glycerin. Man kann in der Gleichung dem „C“ folgen und sieht, dass Glycerin sich zu 7 Teilen mit dem K (Kalium) zu einem Salz K2CO3 (Kaliumcarbonat) verbindet, zu 2 Teilen gasförmig als Kohlendioxid entweicht.
KMnO4 ist das Oxidationsmittel Kaliumpermanganat. Das Mangan in diesem Salz wird im Lauf der Reaktion von der Oxidationsstufe VII reduziert auf die Oxidationsstufe IV bei MnO2 (Mangandioxid, Trivialname „Braunstein“).

Versuch: Chemisches Feuerzeug mit Aceton

2. Falls Aceton in der Sammlung ist, lassen wir zunächst Kaliumpermanganat mit Schwefelsäure reagieren.
Vorsicht: Wegen des Umgangs mit der Schwefelsäure: Einweghandschuhe und keine wertvolle Kleidung. Bei der Zugabe von Aceton: Schutzbrille. Die Hand nicht über das Becherglas halten. Möglichst wenig Aceton in der Pipette haben.
Rezept: In ein hohes Becherglas wird eine Spatelspitze, also sehr wenig, Kaliumpermanganat zum Kleinvulkan gehäuft. Mit der Pipette werden einige Tropfen konzentrierte Schwefelsäure darauf gegeben (es geht wohl auch langsamer und anschaulicher mit 20-prozentiger Schwefelsäure). Nach etwa 30 Sekunden Wartezeit wird aus einer anderen Pipette 1 Tropfen Aceton dazugegeben.

Erläuterung der Reaktion von Kaliumpermanganat mit Schwefelsäure: Das lila Salz mit Mangan in der Oxidationsstufe VII durchwandert einige Farben bei dieser Reaktion: Grün + VI, rosa + V und gelb-braun + IV. Mangan wird also schrittweise reduziert.
Edukte: KMnO4, H2SO4
Produkte: MnSO4, K2SO4, H2O und zur Weiterreaktion mit einem dritten Edukt: O3

Diese Gleichung mit Koeffizienten "einzurichten", gehört zu den schweren Übungen für Chemie-Studenten. Man zerlegt die Gleichung in zwei Teilgleichungen - einen Oxidations- und einen Reduktionsvorgang. Zuguterletzt steht da:
6 KMnO4 + 9 H2SO4 --> 6 MnSO4 + 3 K2SO4 + 9 H2O + 5 O3

Da haben wir demnächst einen Film.