LP Georg-August-Universität Göttingen

Geräte:

• 2 schwerschmelzbare Reagenzgläser
• 2 durchbohrte Stopfen
• 2 gewinkelte Glasrohre
• 2 Stative mit Muffen
• 2 Bunsenbrenner
• 2 Standzylinder
• pneumatische Wanne
• 2 Abdeckplatten
• Spatel
• Holzspan
• Schutzbrille

Chemikalien:

• Kaliumchlorat
• Mangan(IV)-oxid

Gefahrenhinweise:

• Kaliumchlorat: brandfördernd, gesundheitsschädlich R 9-20/22 S 2-13-16-27
• Mangan(IV)-oxid: gesundheitsschädlich R 20/22 S 25

Durchführung:
In das linke RG wird eine Mischung von 3 Spateln Kaliumchlorat und 3 Spateln Braunstein gegeben; in das rechte RG 3 Spatel reines Kaliumchlorat. Beide RG werden jeweils leicht schräg in ein Stativ eingespannt und nach obiger Abbildung mit Stopfen und Glasrohr verbunden. Um das Arbeiten mit den Standzylindern in der pneumatischen Wanne zu erleichtern, können die Zylinder auf eine Halterung gestellt werden. Beide RG erhitzen wir nun mit der rauschenden Brennerflamme. Es empfiehlt sich hier, sich von einer anderen Person helfen zu lassen. Nach Ablauf der Reaktion und Abschalten der Brenner, müssen die Schenkel der Glasrohre sofort (!) aus der Wanne gezogen werden, um ein Hochsteigen des Wassers in das heiße Glas zu verhindern. Die Zylinder werden unter Wasser jeweils mit einer Abdeckplatte verschlossen und anschließend aus der Wanne gehoben und aufrecht hingestellt. Man hält einen glühenden Holzspan in die beiden Zylinder.

Beobachtung:
Die Gasentwicklung im linken Teil der Versuchsapparatur - sprich im Reagenzglas mit der --Mischung - setzt bei wesentlich niedrigeren Temperaturen ein und verläuft wesentlich lebhafter. Im Falle des reinen Kaliumchlorats (rechter Teil der Versuchsapparatur) setzt die Gasentwicklung erst ein, wenn das Salz geschmolzen ist und die Schmelze zu sieden beginnt. Die Glimmspanprobe verläuft in beiden Fällen positiv.

Erklärung:
Kaliumchlorat zersetzt sich beim Erhitzen und spaltet Sauerstoff ab. (Darstellungsmöglichkeit für im Labor) Reines Kaliumchlorat zersetzt sich bei Temperaturen oberhalb seines Schmelzpunktes (Smp. 368 °C), zwischen 400 und 500 °C. Wird Braunstein als Katalysator eingesetzt, so kommt es bereits bei ca. 150 °C zu einer lebhaften Sauerstoffentwicklung. Der Effekt der Katalyse wird hier besonders deutlich: Die Reaktion läuft bei einer um fast 350 °C niedrigeren Temperatur ab; die Aktivierungsenergie wird deutlich abgesenkt. Das Mangan(IV)-oxid liegt nach der Reaktion wieder unverändert vor, was z.B. daran erkannt werden kann, dass sich die Farbe des Reagenzglasinhaltes nicht verändert. Das Aufflammen des glühenden Holzspanes in der Gasatmosphäre ist ein Nachweis für Sauerstoff.

Reaktionsgleichung:

Entsorgung:
Die abgekühlte Reaktionsmasse in Wasser lösen und im Falle des linken RG filtrieren. Die Lösungen kommunal entsorgen. Der Rückstand kann nach dem trocknen erneut zu Katalysezwecken eingesetzt werden.

Literatur:
[1] Wiberg, N. (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Berlin, New York, Walter de Gruyter. 102nd: 470.