Versuch 93: Herstellung von Chlorgas - Einleitung

Elementares Chlor ist ein starkes Gift, man findet es aber selten in der Umwelt. Chlorverbindungen hingegen begegnen uns sehr häufig. Die wohl wichtigste und bekannteste davon ist das gemeine Kochsalz (Natriumchlorid).

Eine zweite Fundstelle für Chlorverbindungen – und die kennt eigentlich auch jeder, der seinen Freischwimmer gemacht hat – sind Schwimmbäder. Der im Volksmund sogenannte Chlorgeruch ist für viele geradezu synonym für die Erinnerungen an die erste Freibadsaison als Kind. Auch dort wird Chlor entweder in Form von Chlorgas oder seiner Oxide eingesetzt um Keime und Krankheitserreger abzutöten und so eine Desinfizierung des Wassers zu erreichen. Der eigentliche, typische Schwimmbadgeruch rührt von sogenannten Chloraminen her, die im Zuge der Reaktion des Chlors mit stickstoffhaltigen Stoffen entstehen. Um die Menge dieses "gebundenen Chlors" zu reduzieren werden Aktivkohlefilter, UV-Strahlung oder auch eine Pulverkohledosierung genutzt. Die Methoden, den Einsatz von Chlor zu reduzieren, Nebenprodukte zu entfernen und dennoch das in einem öffentlichen Bad besonders stark beanspruchte Wasser zu reinigen sind in den letzten Jahren immer mehr verbessert worden, sodass es oft auch weniger nach "Chlor" riecht.

Desinfizieren kann man natürlich nicht nur mit Chlor, es gibt eine breite Palette an Möglichkeiten, die je nach Einsatzgebiet mehr oder weniger geeignet sind. Einen besonderen Stellenwert hat eine effiziente Desinfektion zum Beispiel in Krankenhäusern. Keime sollten hier schnell und sorgfältig abgetötet werden, um Infektionen bei Patienten zu vermeiden. Deshalb werden in Krankenhäusern häufig auch scharfe, teilweise unangenehm riechende Desinfektionsmittel verwendet.

Zurück zum Chlor: Eine weitere Fundstelle sind die Chlorkohlenwasserstoffe. Diese Stoffe dienen in der Chemie als Lösungsmittel, die den Vorteil haben nicht (oder nur schwer) brennbar zu sein. Allerdings stehen sie im Verdacht karzinogen zu sein.

Das Polyvinylchlorid (PVC) ist ein Kunststoff, der (schlußendlich) aus Chlor und Ethen hergestellt wird. Er ist gut isolierend, ungiftig, rostet nicht, ist schwer durch andere Chemikalien angreifbar und schwer entflammbar. Sollte es bei einem Brand dennoch zu einer Verbrennung des PVC kommen, entsteht dabei allerdings ätzendes Chlorwasserstoffgas.

Eine andere bekannte Anwendung von Chlor ist die sogenannte Chlorbleiche, die früher in Form von Hypochloriten zum Bleichen von Papier verwendet wurde. Dabei entstehen allerdings umweltgefährdende Stoffe, weshalb man heute lieber chlorfrei mit Peroxiden und Perboraten bleicht.

Chlor und Chlorverbindungen haben also Vor-, wie auch Nachteile. Die Grundlage für all diese Verbindungen, das Chlor lässt sich mit dem vorliegenden Experiment herstellen.

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Im Abzug arbeiten! Gesundheitsschädlich Giftig Ätzend Wasser-/Umweltgefährdend Schwermetalle im Sammelgefäß sammeln oder umwandeln. Neutralisieren!

Chemikalien

  • Kaliumpermanganat
  • konzentrierte Salzsäure
  • Kaliumhydroxidlösung(w<25%)

Materialien

  • Gasentwickler
  • Plastikschlauch
  • Uhrglas
  • Becherglas
  • Stativ
  • Erlenmeyerkolben mit Ableitung
  • Standzylinder

Durchführung

Der gesamte Versuch wird im Abzug aufgebaut. In einen Erlenmeyerkolben mit Ableitungsrohr werden 4 Spatel Kaliumpermanganat gegeben. Auf den Kolben steckt man einen Gasentwickler. Manche Modelle müssen vorher in einen durchbohrten Stopfen gesteckt werden. Die gesamte Apparatur wird durch Verbindung mit einem Stativ stabilisiert.

Aus dem Ableitungsrohr führt man einen Plastikschlauch in den Standzylinder. Zum Verschließen des Standzylinders wird ein Uhrglas bereit gehalten.

Der Gasentwickler wird zur Hälfte mit konzentrierter Salzsäure gefüllt. Dabei muss der Zulaufhahn natürlich unbedingt geschlossen sein. Um nach dem Befüllen des Standzylinders überschüssiges Chlor aufzufangen gibt man in ein Becherglas Kaliumhydroxidlösung.

Die Reaktion wird gestartet, indem man langsam kleine Mengen Salzsäure in den Erlenmeyerkolben laufen lässt. Im Video verwenden wir verdünnte Salzsäure, was die zugegebenen Mengen erhöht. Lässt die Reaktion im Kolben nach kann wieder etwas Salzsäure hinzu gegeben werden.

Der Stanzylinder füllt sich mit grünem Chlorgas. Ist der Zylinder voll verschließt man ihn mit dem Uhrglas und hängt den Schlauch in das Glas mit der Kaliumhydroxidlösung. Der Schlauch muss über die Lösung gehangen werden, nicht in sie tauchen.

Entsorgung

Die Manganlösung wird neutralisiert und in den Sammelbehälter für Schwermetalllösungen gegeben. Die Kaliumhydroxidlösung wird neutralisiert und in den Ausguss gegeben. Die chlorenthaltenden Behälter sollten unter dem Abzug gereinigt werden.

Ergebnisse

Bei Säurezugabe brodelt das Kaliumpermanganat auf. Es bildet sich ein grünes Gas, das Chlorgas.

Kaliumpermanganat oxidiert die Chloridionen der Salzsäure zu Chlor. Dabei wird das Kaliumpermanganat zu Mangan(II)-Ionen reduziert.

2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

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Hinweise

Bei diesem Versuch entsteht giftiges Chlorgas. Der Versuch muss in einem Abzug durchgeführt werden.

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Herstellung von Chlorgas

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NEU

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