Durchführung der Stickstofftriiodid-Chemiedemonstration

Die Stickstofftrijodid-Chemie-Demonstration ist eine dramatische explosive Reaktion, die Geräusche und farbige Dämpfe erzeugt. Kristalle von Jod reagieren mit konzentriertem Ammoniak, um Stickstofftriiodid (NI3) auszufällen. Das NI3 wird dann herausgefiltert. Im trockenen Zustand ist die Verbindung so instabil, dass sie bei der geringsten Berührung in Stickstoffgas und Joddampf zerfällt, wobei ein sehr lauter „Knall“ und eine Wolke aus violettem Joddampf entsteht.

Materialien

Für dieses Projekt werden nur wenige Materialien benötigt. Festes Jod und eine konzentrierte Ammoniaklösung sind die beiden wichtigsten Zutaten. Die anderen Materialien werden für den Aufbau und die Durchführung der Demonstration benötigt.

• Weniger als 1 g Jod (nicht mehr verwenden)
• Konzentrierter wässriger Ammoniak (0,880 S.G.)
• Filterpapier oder Papiertuch
• Ringständer (optional)
• Feder an einem langen Stock befestigt

Wie man die Stickstofftrijodid-Demo durchführt

1. Der erste Schritt ist die Vorbereitung des NI3. Eine Methode ist, einfach bis zu einem Gramm Jodkristalle in ein kleines Volumen konzentrierten wässrigen Ammoniaks zu geben, den Inhalt 5 Minuten stehen zu lassen und dann die Flüssigkeit über ein Filterpapier zu gießen, um das NI3 aufzufangen, das ein dunkelbrauner/schwarzer Feststoff sein wird. Wenn Sie jedoch das zuvor abgewogene Iod mit einem Mörser/Stößel zerkleinern, steht dem Iod eine größere Oberfläche zur Verfügung, um mit dem Ammoniak zu reagieren, was eine deutlich größere Ausbeute ergibt. Die Reaktion zur Herstellung des Stickstofftriiodids aus Iod und Ammoniak ist:
   3I2 + NH3 → NI3 + 3HI
2. Da man das NI3 möglichst nicht anfassen möchte, baut man die Demonstration vor dem Abgießen des Ammoniaks auf. Traditionell wird für die Demonstration ein Ringständer verwendet, auf dem ein Filterpapier mit feuchtem NI3 über einem zweiten Filterpapier mit feuchtem NI3 liegt. Die Kraft der Zersetzungsreaktion auf dem einen Papier bewirkt, dass die Zersetzung auch auf dem anderen Papier stattfindet.
3. Für optimale Sicherheit bauen Sie den Ringständer mit Filterpapier auf und gießen die umgesetzte Lösung über das Papier, auf dem die Demonstration stattfinden soll. Ein Dunstabzug ist der bevorzugte Ort. Der Demonstrationsort sollte verkehrs- und erschütterungsfrei sein. Die Zersetzung ist berührungsempfindlich und wird durch die geringste Vibration ausgelöst.
4. Um die Zersetzung zu aktivieren, kitzeln Sie den trockenen NI3-Feststoff mit einer Feder, die an einem langen Stock befestigt ist. Ein Meterstab ist eine gute Wahl (verwenden Sie nichts Kürzeres).

Sie können die Demonstration auch einfach durchführen, indem Sie den feuchten Feststoff in einem Abzug auf ein Papiertuch schütten, trocknen lassen und mit einem Meterstab aktivieren.

Wie es funktioniert

Die Zersetzung läuft nach dieser Reaktion ab:

2NI3 (s) → N2 (g) + 3I2 (g)

NI3 ist aufgrund des Größenunterschieds zwischen den Stickstoff- und Iodatomen sehr instabil. Um den zentralen Stickstoff ist nicht genug Platz, um die Iodatome stabil zu halten. Die Bindungen zwischen den Kernen stehen unter Stress und sind daher geschwächt. Die Außenelektronen der Jodatome werden in die Nähe des Kerns gezwungen, was die Instabilität des Moleküls erhöht.

Die Energiemenge, die bei der Detonation von NI3 freigesetzt wird, übersteigt diejenige, die zur Bildung der Verbindung erforderlich ist, was die Definition eines hochergiebigen Sprengstoffs darstellt.

Tipps und Sicherheit

Vorsicht: Diese Demonstration sollte nur von einem geschulten Ausbilder unter Beachtung der entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt werden. Nasses NI3 ist stabiler als die trockene Verbindung, sollte aber dennoch mit Vorsicht behandelt werden. Jod färbt Kleidung und Oberflächen violett oder orange. Der Fleck kann mit einer Natriumthiosulfatlösung entfernt werden. Augen- und Gehörschutz werden empfohlen. Jod ist atemwegs- und augenreizend; die Zersetzungsreaktion ist laut.

NI3 im Ammoniak ist sehr stabil und kann transportiert werden, wenn die Demonstration an einem entfernten Ort durchgeführt werden soll.

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