Chemische Experimente    

Experiment des Monats
Juni 2005

Endothermer Schwefel

Die ersten endothermen Reaktionen zwischen Salzen wurden im 19. Jhd. von J. H. VAN'T HOFF beobachtet. In der Folgezeit wurden zahlreiche unterschiedliche Gemische untersucht. Sie beruhen überwiegend darauf, dass kristallwasserreiche Salze umgesetzt werden, wobei das Kristallwasser frei wird. Bei der hier vorgestellten Reaktion läuft eine Redox-Reaktion ab, bei der elementarer Schwefel entsteht.

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Geräte und Chemikalien:
Eisen(III)nitrat-Nonahydrat, Natriumthiosulfat-Pentahydrat
Bechergläser, Thermometer.

Durchführung:
In einem Becherglas 10,1 g (0,025 mol) Fe(NO3)3·9H2O mit 9,3 g (0,0375 mol) Na2S2O3·5H2O als Feststoffe mischen. Es entsteht nach kurzer Zeit eine Suspension, in der hellgelber Schwefel und dunkelbraunes Eisenhydroxid gut zu erkennen sind. Mit einem Thermometer wird die Temperaturänderung gemessen. Sie beträgt bei den angegebenen Substanzmengen etwa –20 K, die Temperatur sinkt also beispielsweise von 20°C auf ca. 0°C. (Bei der abgebildeten Durchführung wurde bei einer kleineren Substanzmenge ein Absinken auf +6°C beobachtet.)
Für ein optimales Ergebnis sollten zwei ineinander gestellte Bechergläser mit einer dazwischen liegenden Isolierschicht (z.B. aus Styropor) verwendet werden.

Erklärung:
Der zentrale Prozeß ist der Zerfall von Thiosulfat in Schwefeldioxid und elementaren Schwefel. Die Triebkraft der Reaktion ist die Freisetzung des Kristallwassers der beiden eingesetzten Salze und die Entstehung des gasförmigen SO2. Die Zahl der Teilchen und damit die Entropie nimmt dabei erheblich zu. (vgl. EdM 07/2003) Dies führt dazu, daß der endotherme Prozeß freiwillig und spontan abläuft.

2 Fe(NO3)3·9H2O + 3 Na2S2O3·5H2O -> 2 Fe(OH)3 + 6 NaNO3 + 3 SO2 + 3 S + 30 H2O
 

Gefahren: ätzend brandfördernd reizend
Das bei der Reaktion entstehende Schwefeldioxid wirkt ätzend bzw. reizend. Eisennitrat ist, wie alle Nitrate, brandfördernd.

Entsorgung:
Die Rückstände werden zum Schwermetall-Abfall gegeben.

Literatur & Links:
Heinz Schmidkunz: "Neue spontane endotherme Reaktionen kristalliner Substanzen"
Chemkon, 9 (2002), 175-178

Mai 2005: Der Baumannsche Versuch

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Seite erstellt am: Dienstag, 31. Mai 2005, A. Schunk, GDCh, Frankfurt/Main.

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