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Magnesium, ein faszinierendes Metall
(Teil I: Reaktivität)
 
 
 
  Versuch Nr.045
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:

Zeitaufwand: wenige Minuten
 
   
 

Versuch des Monats - Archiv

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Achtung Doppelversuch
siehe auch Versuch Nr.046
"Reaktion mit Trockeneis"

 
 
 
 

Ziel:
Sieht man sich genau in seiner Umwelt um, so wird man verblüfft sein wie oft man reine chemische Verbindungen finden kann. Ein Beispiel ist der Bleistiftanspitzer, der abgesehen von den Varianten aus Plastik meist vollständig aus Magnesium besteht. Magnesium gehört zu den leichtesten Metallen (nach Beryllium) und weist einige bemerkenswerte Eigenschaften auf.
In diesem Versuch soll die besondere Eigenschaft als starkes Reduktionsmittel untersucht werden. So verbrennt Magnesium nicht nur an der Luft, sondern z.B auch in einer CO2-, SO2-, NO2- oder Wasserdampfatmosphäre.

 

 
 

Geräte:
Tigelzange, Bunsenbrenner oder Feuerzeug, Glaswolle, Reagenzglas (schwer schmelzbar), Glasrohr mit Spitze, durchbohrter Stopfen, Glaswolle, Stahlwolle, Brenner, 2 Kerzen, Stativmaterial

 

 
 

Chemikalien:
Magnesium (entweder als Band oder in Form von Spänen, z.B. von einem Anspitzer), feuchter Sand

 

 
 

Sicherheitshinweise:
Achtung: Beim Versuch entsteht sehr grelles Licht, das UV-Strahlung emittiert. Deshalb unbedingt eine dunkle Schutzbrille oder eine geeignete Sonnenbrille aufsetzen. Die Flamme nie länger direkt und wenn, dann nur sehr kurz betrachten!

Im Falle eines außerkontrolle geratenen Magnesiumbrandes: NICHT mit CO2oder Wasser löschen! Das verstärkt nur den Brand! Wenn kein weiteres Übergreifen absehbar ist einfach ausbrennen lassen.

Magnesium (Mg): (keine Gefahreneinstufung)

 

 
 

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 Nr.1 (Verbrennung von Magnesium):
Magnesiumband oder -späne werden mit Hilfe eines Bunsenbrenners entzündet (Ein Feuerzeug eignet sich ebenso, jedoch dauert es wesentlich länger bis sich das Metal entzündet und es muss darauf geachtet werden, dass man nicht mit geschmolzenem Magnesium in Berührung kommt).

Ist die Zündtemperatur erreicht beginnt die Verbrennung mit einer enorm hellen, gleissenden Flamme.

Versuchsverlauf in Bildern: 

Video:

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Versuchsanleitung Nr.2 (Verbrennung in Wasserdampfatmosphäre):
Typ1: In einem Erlenmeyerkolben wird Wasser zum Kochen gebracht. Es wird zunächst ein brennendes Holzstäbchen in den Wasserdampf gehalten, es verlischt. Nun wird nun ein Stück brennendes Magnesium-Band in den Wasserdampf gehalten - es brennt weiter, gelegentlich ist an der Öffnung des Kolbens eine kleine, zusätzliche Flamme zu beobachten: ein Hinweis auf Wasserstoff.
Typ2: In einem schwer schmelzbaren Reagenzglas wird Sand eingefüllt und mit Wasser angefeuchtet. Darüber wird als mechnischer Schutz etwas Glaswolle gelegt. Das Reagenzglas wird leicht schräg eingespannt, über die Glaswolle werden Magnesium-Späne eingefüllt, das Glas wird mit einer Düse verschlossen. Mit der nicht leuchtenden Brennerflamme wird zunächst das Wasser im Sand vorsichtig erhitzt, bis Wasserdampf aus dem Glasrohr austritt. Dann wird das Magnesium kräftig bis zum Glühen erhitzt. Durch leichtes Fächeln mit der Brennerflamme wird zwischendurch weiter der nasse Sand erhitzt. Sobald das Magnesium hell glüht, wird nur noch der nasse Sand erhitzt. An der Düse kann mit dem austretenden Gas die Knallgasprobe vorgenommen werden, bzw. kurz eine blaue Flamme beobachtet werden.


© Wilfried Budde/Studienseminar S II Paderborn

 
 

Entsorgung: (siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Magnesiumoxid ist nicht giftig und kann im Hausmüll entsorgt werden.

 

 
 

Erklärung / Hintergrund:
zu Nr.1 (Verbrennung von Magnesium):
Magnesium reagiert mit Sauerstoff in einer stark exothermen Reaktion nach folgender Reaktionsgleichung:

2Mg + O2 ---> 2 MgO

Bei der Verbrennung auftretenden Temperaturen (bis zu 2400 °C) führen dazu, dass sich das Magnesiumoxid bis zur Weißglut erhitzt. Die Flamme ist dadurch so hell, dass von Magnesiumlicht bestrahlte Gegenstände auch noch im Sonnenlicht tiefe Schatten werfen.
Die vorliegende Reaktion wurde in der Frühzeit der Fotografie in den sog. Blitzlichtpulvern ausgenutzt. Diese bestanden aus Magnesiumpulver und einem Oxidationsmittel z. B. Kaliumchlorat.

zu Nr.2 (Verbrennung in Wasserdampfatmosphäre):
Das grelle Glühen resultiert aus der stark exothermen Oxidation von Magnesium. Der weiße pulvrige Stoff kann als Magnesiumoxid identifiziert werden. Der dafür notwendige Sauerstoff kann aber nicht aus der Luft im Reagenzglas stammen, denn dieser ist durch den Wasserdampf vollständig verdrängt worden. Bei genauem Beobachten ist das Entweichen des Wasserdampfes deutlich zu sehen. Als weiteres Reaktionsprodukt entsteht ein brennbares (und farbloses) Gas, Wasserstoff. Magnesium ist ein Element und kann bei der chemischen Reaktion keinen weiteren Stoff freigesetzt haben. Demzufolge kann dieses Gas nur aus dem Wasser stammen. Die Reaktion von Wasser mit Magnesium kann daher als Redoxreaktion betrachtet werden.

Reaktionen von Magnesium mit verschiedenen Gasen:

Gas

Beobachtung

O2
2 Mg (s) + O2 (g) ---> 2 MgO (s) 
N2
3 Mg (s) + N2 (g) ---> Mg3N2 (s)
CO2

2 Mg (s) + CO2(g) ---> 2 MgO (s) + C (s) 

SO2
2 Mg (s) + SO2 (g) ---> 2 MgO (s) + S (s)
H2
Mg (s) + H2 (g) ----> MgH2 (s)
H2S
Mg (s) + H2S (g) ---> MgS (s) + H2 (g)
Cl2
Mg (s) + Cl2 (g) ---> MgCl2(s)
NH3
3 Mg (s) + NH3 (g) ---> Mg3N2 (s) + 3 H2 (g)
Kochendes Wasser
Mg (s) + H2O (g) ---> MgO (s) + H2 (g)

 

 
 

Links:
Informationen über Magnesium:
www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/12Magnes.htm

www.chemie-master.de/pse/Mg.html
www.goodfellow.com/csp/active/static/G/MG00.HTML
www.uniterra.de/rutherford/ele012.htm

Chemie mit dem Bleistiftanspitzer: weitere chemische Versuche (Reaktion mit Säuren, Anspitzerkörper als Opferanode)

International Magnesium Association: (engl.) Weltweite Vereinigung aller mit Magnesium arbeitenden, verarbeitenden und forschenden Firmen

Magnesium - Der Körper braucht es täglich: Alles über die Aufgabe im Oranismus, Gründe für Magnesiummangel,...

 

 

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