Demonstration der Stickstofftriiodid-Chemie

Bei dieser spektakulären Demonstration der Chemie werden Jodkristalle mit konzentriertem Ammoniak umgesetzt, um Stickstoff - Triiodid (NI) auszufällen₃). Der NI₃ wird dann herausgefiltert. Nach dem Trocknen ist die Verbindung so instabil, dass sie sich beim geringsten Kontakt in Stickstoffgas und Ioddampf zersetzt und dabei ein sehr lautes "Knacken" und eine Wolke aus violettem Ioddampf erzeugt.

Schwierigkeit: Einfach

Benötigte Zeit: Protokoll

Materialien

Für dieses Projekt werden nur wenige Materialien benötigt. Festes Jod und eine konzentrierte Ammoniaklösung sind die beiden Hauptbestandteile. Die anderen Materialien werden zum Einrichten und Ausführen der Demonstration verwendet.

• bis zu 1 g Jod (nicht mehr verwenden)
• konzentriertes wässriges Ammoniak (0,880 S.G.)
• Filterpapier oder Papiertuch
• Ringständer (optional)
• Feder an einem langen Stock befestigt

So führen Sie die Stickstofftriiodid-Demo durch

1. Der erste Schritt ist die Vorbereitung des NI₃. Eine Methode besteht darin, einfach bis zu einem Gramm Jodkristalle in ein kleines Volumen konzentrierten wässrigen Ammoniaks zu gießen, den Inhalt 5 Minuten lang stehen zu lassen und dann die Flüssigkeit über ein Filterpapier zu gießen, um den NI zu sammeln₃, Das wird ein dunkelbrauner / schwarzer Feststoff sein. Wenn Sie das vorgewogene Jod jedoch vorher mit einem Mörser / Stößel zermahlen, steht eine größere Oberfläche zur Verfügung, damit das Jod mit dem Ammoniak reagiert und eine bedeutend größere Ausbeute ergibt.
2. Die Reaktion zur Herstellung des Stickstofftriiodids aus Jod und Ammoniak ist:
   3I₂ + NH₃ → NI₃ + 3HI
3. Sie möchten den Umgang mit dem NI vermeiden₃ Daher würde ich empfehlen, die Demonstration vor dem Abgießen des Ammoniaks einzurichten. Traditionell wird bei der Demonstration ein Ringständer verwendet, auf dem ein nasses Filterpapier mit NI steht₃ wird mit einem zweiten Filterpapier von feuchtem NI gelegt₃ über dem ersten sitzen. Die Kraft der Zersetzungsreaktion auf einem Papier bewirkt, dass auch auf dem anderen Papier eine Zersetzung auftritt.
4. Stellen Sie für optimale Sicherheit den Ringständer mit Filterpapier auf und gießen Sie die umgesetzte Lösung über das Papier, auf dem die Demonstration stattfinden soll. Ein Abzug ist der bevorzugte Ort. Der Demonstrationsort sollte frei von Verkehr und Erschütterungen sein. Die Zersetzung ist berührungsempfindlich und wird durch die geringste Vibration aktiviert.
5. Um die Zersetzung zu aktivieren, kitzeln Sie den trockenen NI₃ fest mit einer Feder an einem langen Stock befestigt. Ein Messstab ist eine gute Wahl (verwenden Sie keine kürzeren). Die Zersetzung erfolgt nach dieser Reaktion:
   2NI₃ (s) → N₂ (g) + 3I₂ (G)
6. In der einfachsten Form wird die Demonstration durchgeführt, indem der feuchte Feststoff auf ein Papiertuch in einem Abzug gegossen, getrocknet und mit einem Messstab aktiviert wird.

Das Stickstofftriiodidmolekül ist nicht sehr stabil. LAGUNA DESIGN / Getty Images

Tipps und Sicherheit

1. Achtung: Diese Demonstration sollte nur von einem Ausbilder unter Beachtung der entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt werden. Wet NI₃ ist stabiler als die trockene Masse, sollte aber trotzdem vorsichtig behandelt werden. Jod färbt Kleidung und Oberflächen lila oder orange. Der Fleck kann mit einer Natriumthiosulfatlösung entfernt werden. Augen- und Gehörschutz werden empfohlen. Jod reizt die Atemwege und die Augen. Die Zersetzungsreaktion ist laut.
2. NI₃ in der Ammoniak ist sehr stabil und kann transportiert werden, wenn die Demonstration an einem entfernten Ort durchgeführt werden soll.
3. Wie es funktioniert: NI₃ ist aufgrund des Größenunterschieds zwischen den Stickstoff- und Iodatomen sehr instabil. Um den zentralen Stickstoff herum ist nicht genug Platz, um die Jodatome stabil zu halten. Die Bindungen zwischen den Kernen stehen unter Spannung und sind daher geschwächt. Die äußeren Elektronen der Iodatome werden in die Nähe gedrängt, was die Instabilität des Moleküls erhöht.
4. Die Energiemenge, die bei der Detonation von NI freigesetzt wird₃ übersteigt die zur Bildung der Verbindung erforderliche Menge, was der Definition eines Sprengstoffs mit hoher Ausbeute entspricht.

Quellen

• Ford, L. A .; Grundmeier, E. W. (1993). Chemische Magie. Dover. p. 76. ISBN 0-486-67628-5.
• Holleman, A. F .; Wiberg, E. (2001). Anorganische Chemie. San Diego: Akademische Presse. ISBN 0-12-352651-5.
• Silberrad, O. (1905). "Die Konstitution von Stickstofftriiodid." Journal of the Chemical Society, Transaktionen. 87: 55 & ndash; 66. doi: 10.1039 / CT9058700055
• Tornieporth-Oetting, I .; Klapötke, T. (1990). "Stickstofftriiodid." Angewandte Chemie. 29 (6): 677 & ndash; 679. doi: 10.1002 / anie.199006771