Versuch 49: Gewitter im Reagenzglas - Einleitung

Ein Blitz ist eine helle Lichterscheinung oder genauer: eine elektrische Entladung zwischen zwei unterschiedlichen Polen. Der Korrektheit halber muss gesagt werden, dass solche Blitze elektrischer Natur mit dem Gewitter im Reagenzglas leider nicht erzeugt werden.

Kein Gewitter wird künstlich im Reagenzglas entfesselt und nicht einmal ein Blitz wird zu Stande gebracht. Was sich allerdings im Reagenzglas zusammenbraut sieht einem Gewitter sehr ähnlich. Verantwortlich für das chemische Schlechtwetter sind elektrische Ladungen, die zwar Grundlage aber nicht Grund für das Blitzen unter Wasser sind: Die Elektronen und ihr Wechsel bei der chemischen Reaktion.

Das chemische Gewitter ist einfach ein sinnlicher Versuch, der die Reihe der Schauexperimente stärkt. Wieder einmal spielt dabei das „mineralische Chamäleon“, das Kaliumpermanganat die Hauptrolle.

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Gesundheitsschädlich Ätzend Wasser-/Umweltgefährdend Leichtentzündlich Schwermetalle im Sammelgefäß sammeln oder umwandeln. Neutralisieren!

Chemikalien

  • Kaliumpermanganat
  • konz. Schwefelsäure
  • Ethanol

Materialien

  • 2 Reagenzgläser
  • 2 Stative mit Halterung
  • Becherglas (200ml)
  • Pipette
  • Schutzbrille und Handschuhe
  • pneumatische Wanne

Durchführung

Eine Glaswanne wird zu 2/3 mit Wasser befüllt und im Abzug platziert. An eine Stativstange werden zwei Reagenzgläser gespannt und in die Wanne eingetaucht. Ohne den oberen Glasrand zu benetzen, füllt man mit einer Pipette konzentrierte Schwefelsäure in die Reagenzgläser. Die Füllhöhe sollte 2-3cm betragen.

Man füllt danach vorsichtig mit einer Pipette 4cm Ethanol in die Reagenzgläser. Es ist unbedingt darauf zu achten, dass die Flüssigkeiten sich nicht mischen! Das lässt sich bewerkstelligen indem man den Alkohol langsam und vorsichtig am Glasrand in das Reagenzglas laufen lässt.

Zu Versuchsbeginn dunkelt man den Raum ab und wirft jeweils einen ca. 3mm langen Kaliumpermanganatkristall in die Flüssigkeiten. Sollte eine Reaktion nicht starten oder schon abgeklungen sein, kann die Reaktion mit einem weiteren Kristall wieder in Gang gebracht werden.

Entsorgung

Die Lösung wird neutralisiert und in den Sammelbehälter für Schwermetalle gegeben.

Ergebnisse

Das Kaliumpermanganat sinkt auf den Boden des Reagenzglases. Kleine Mengen steigen wieder auf und gelangen zur Phasengrenze zwischen Alkohol und Schwefelsäure. Dort reagieren sie unter Aufleuchten.

Die Reaktion kann je nach entstehender Durchmischung stärker oder weniger stark verlaufen. Im Video ist zu erkennen, dass in einem der beiden Reagenzgläser die Reaktion stark abläuft, im anderen nur zögerlich und nach längerem warten. Kaliumpermanganat reagiert in Schwefelsäure zu Dimanganheptoxid, dass wie oben schon erwähnt stark oxidierend auf organische Verbindungen wirkt.

Das Heptoxid zerfällt an der Phasengrenze unter Abgabe von reaktivem Sauerstoff, der den Alkohol oxidiert. Weiteres Zerfallsprodukt des Heptoxids ist Braunstein (Mn(IV)-oxid). Der Alkohol wird in mehreren Stufen bis zu Kohlenstoffdioxid oxidiert.

In der Schwefelsäure:

2KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + Mn2O7 + H2O

An der Phasengrenze:

2Mn2O7 → 4MnO2 + 3O2

Reaktion mit Alkohol:

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

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Hinweise

Bei der Reaktion entsteht als Zwischenprodukt Dimanganheptoxid, das bei Temperaturen um 100°C explosionsartig organische Substanzen oxidiert. Eine Selbsterhitzung des Systems ist deshalb vor dem Eintragen des Permanganats unbedingt zu vermeiden. Der Versuch wird vorsichtshalber im Abzug durchgeführt.

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Gewitter im Reagenzglas

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NEU

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