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Blitze unter Wasser
 
 
 
  Versuch Nr.031
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:

Zeitaufwand: ca. 15 Minuten
 
Blitze
   
 

 

Versuch des Monats -- Archiv

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Ziel:
Blitze unter Wasser??? Wie soll denn das gehen? .....eigentlich unmöglich, mit ein paar Tricks aber doch! Mit relativ geringem Aufwand und mit wenigen Chemikalien kann auch der Laie kleine Blitzerscheinungen in einer Flüssigkeit erzeugen.

 

 
 

Geräte:
Reagenzglas, Becherglas, Reagenzglashalterung, Einmalpipetten, Spatel (Löffel)

 

 
 

Chemikalien:
konzentrierter Schwefelsäure, Ethanol (Brennspiritus), Kaliumpermanganat

 

 
 

Sicherheitshinweise:
Achtung:
Auf keinen Fall zu viel Kaliumpermanganat auf einmal in das Reagenzglas werfen, da sonst eine zu heftige Reaktion einsetzen kann und die Reaktionsmischung herausgeschleudert wird!

konz. Schwefelsäure (H2SO4): C R 14-35-37 S26-30-36/37/39
Ethanol (C2H5OH): F R11 S7-16
Kaliumpermanganat (KMnO4): O, Xn, N R 8-22-50/53 S 60-61
Mangandioxid (MnO2):Xn R20/22-36 S25

FXnONC

 

 
 

Einverständniserklärung:
Hiermit erklären Sie sich bereit den folgenden Versuch unter
eigener Verantwortung und nur mit ausreichendem chemischen Wissen und geeigneten Schutzvorrichtungen durchzuführen!
Der Autor kann für jegliche Personen- und Sachschäden durch mögliche Fehlversuche nicht haftbar gemacht werden. (siehe Sicherheitscheck bzw. Disclaimer)

 
 

 

 
 

Versuchsanleitung: Taschenrechner
Ein trockenes, sauberes Reagenzglas wird der Sicherheit wegen in eine Halterung eingespannt oder in einen Reagenzglashalter gestellt. Danach füllt man es ca. 2 cm hoch mit konzentrierter Schwefelsäure. Am besten benutzt man eine Pipette und verwendet Schutzhandschuhe (Verätzungsgefahr!). Anschließend lässt man vorsichtig eine 4 cm hohe Schicht Ethanol (oder Brennspiritus) auf die Schwefelsäure fließen. Dabei darauf achten, dass sich die beiden Flüssigkeiten nicht vermischen, d.h. am besten benutzt man wieder eine Pipette und hält diese ca.1 cm über dem Flüssigkeitsspiegel.

Nun wirft man kleine Kaliumpermanganat-Kristalle in das Reagenzglas und beobachtet ein Absinken bis zur Schwefelsäureschicht. Dort treten rasch grüne, lila und braune Schlieren auf, begleitet von kleinen Bläschen, die nach oben aufsteigen. Mit andauender Reaktion bzw. bei neuer Zugabe von Kaliumpermanganat wird die Lösung immer trüber.

. .

Nach kurzer Zeit, wenn vermehrt Gasblasen aufsteigen, kommt es an der Grenzfläche zwischen Säure und Ethanol immer wieder zu blitzartigen Entladungen, begleitet von kleinen Knallgeräuschen. Die Funkenerscheinung dauert einige Minuten an, ehe sie nachlässt und man wieder neue Kristalle nachwerfen kann (je nach Stärke der Reaktion, kann die Zugabe beschleunigt bzw. verringert werden).

Video: Größe 300 Kb

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mit freundlichem Dank an Volker Piper vom Helmholtz-Gymnasium in Essen

 

 
 
Entsorgung: (siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Nach beendeter Reaktion lässt man das Gemisch abkühlen und zieht mit einer Pipette die obere organische Ethanolphase ab. In einem kleinen Becherglas kann nun der Ethanol verdunsten.
Die verunreinigte Schwefelsäure-Phase wird mit Wasser (evtl. Eis) verdünnt und mit Lauge neutralisiert. Die Entsorgung erfolgt in den wässrigen Schwermetallabfällen.

 

 
 

Erklärung / Hintergrund:
Da konz. Schwefelsäure eine Dichte von ca. 1.8
g cm-3 und Brennspiritus eine Dichte von ca. 0.8 g cm-3 hat, bleiben die beiden Flüssigkeiten längere Zeit voneinander getrennt.
Lässt man konzentrierte Schwefelsäure längere Zeit auf Kaliumpermanganat einwirken, so entsteht Dimanganheptoxid Mn2O7. Es ist ein hochexplosives Öl, das molekular aufgebaut ist und aus zwei eckenverknüpften-MnO4-Tetraedern besteht.


Es ist allerdings sehr unbeständig und zerfällt gemäß folgender Gleichung zu Braunstein (daher die Braunfärbung in der Phasengrenzzone) und Sauerstoff.


Der freigesetzte Sauerstoff oxidiert nun an der Grenzfläche beider Flüssigkeiten den Brennspiritus unter leichten Funkenerscheinungen zu Kohlendioxid CO2 und Wasser H2O.


Was die verschiedenen Farben während der Reaktion angeht, so ist dies mit dem Durchlaufen der verschiedenen Oxidationsstufen des Mangans zu erklären. Näheres hierzu beim Versuch "Mineralisches Chamäleon" von A.Schunk.

 

 
 

Links:
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Entsorgung von Mangansalzabfällen: Braunstein
Oxidationsstufen des Mangans: Alles über die verschiedenen Oxidationsstufen sowie deren Auftreten in der Praxis
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