Come eseguire la dimostrazione di chimica del triioduro di azoto
La dimostrazione chimica del triioduro di azoto è una drammatica reazione esplosiva che produce suono e vapore colorato. Cristalli di iodio reagiscono con ammoniaca concentrata per precipitare il triioduro di azoto (NI3). L’NI3 viene poi filtrato. Quando è secco, il composto è così instabile che il minimo contatto lo fa decomporre in azoto gassoso e vapore di iodio, producendo uno “snap” molto forte e una nuvola di vapore di iodio viola.
Materiali
Per questo progetto sono necessari solo pochi materiali. Lo iodio solido e una soluzione concentrata di ammoniaca sono i due ingredienti chiave. Gli altri materiali servono per allestire ed eseguire la dimostrazione.
- Meno di 1 g di iodio (non usarne di più)
- Ammoniaca acquosa concentrata (0,880 S.G.)
- Carta da filtro o tovagliolo di carta
- Supporto ad anello (opzionale)
- Piuma attaccata ad un lungo bastone
Come eseguire la dimostrazione del triioduro di azoto
- Il primo passo è preparare il NI3. Un metodo è quello di versare semplicemente un grammo di cristalli di iodio in un piccolo volume di ammoniaca acquosa concentrata, lasciare riposare il contenuto per 5 minuti, poi versare il liquido su una carta da filtro per raccogliere il NI3, che sarà un solido marrone scuro/nero. Tuttavia, se si macina lo iodio pre-pesato con un mortaio/pestello in anticipo, una superficie maggiore sarà disponibile per lo iodio per reagire con l’ammoniaca, dando una resa significativamente maggiore. La reazione per produrre il triioduro di azoto dallo iodio e dall’ammoniaca è:
3I2 + NH3 → NI3 + 3HI - Si vuole evitare di maneggiare il NI3, quindi impostare la dimostrazione prima di versare l’ammoniaca. Tradizionalmente, la dimostrazione utilizza un supporto ad anello su cui una carta da filtro di NI3 umida si trova sopra una seconda carta da filtro di NI3 umida. La forza della reazione di decomposizione su una carta provoca la decomposizione anche sull’altra carta.
- Per una sicurezza ottimale, prepara il supporto ad anello con carta da filtro e versa la soluzione reagita sulla carta dove avverrà la dimostrazione. Una cappa aspirante è il luogo preferito. Il luogo della dimostrazione dovrebbe essere libero da traffico e vibrazioni. La decomposizione è sensibile al tatto e sarà attivata dalla minima vibrazione.
- Per attivare la decomposizione, solleticare il solido NI3 secco con una piuma attaccata a un lungo bastone. Un bastone da metro è una buona scelta (non usare niente di più corto).
Puoi anche eseguire la dimostrazione semplicemente versando il solido umido su un tovagliolo di carta in una cappa, lasciandolo asciugare, e attivandolo con un bastone da metro.
Come funziona
La decomposizione avviene secondo questa reazione:
2NI3 (s) → N2 (g) + 3I2 (g)
NI3 è altamente instabile a causa della differenza di dimensioni tra gli atomi di azoto e iodio. Non c’è abbastanza spazio intorno all’azoto centrale per mantenere stabili gli atomi di iodio. I legami tra i nuclei sono sotto stress e quindi indeboliti. Gli elettroni esterni degli atomi di iodio sono forzati in prossimità, il che aumenta l’instabilità della molecola.
La quantità di energia rilasciata alla detonazione di NI3 supera quella necessaria per formare il composto, che è la definizione di un esplosivo ad alto rendimento.
Suggerimenti e sicurezza
Attenzione: Questa dimostrazione dovrebbe essere eseguita solo da un istruttore addestrato, usando le dovute precauzioni di sicurezza. L’NI3 bagnato è più stabile del composto secco, ma deve comunque essere maneggiato con cura. Lo iodio macchia i vestiti e le superfici di colore viola o arancione. La macchia può essere rimossa usando una soluzione di tiosolfato di sodio. Si raccomanda una protezione per gli occhi e le orecchie. Lo iodio è irritante per le vie respiratorie e gli occhi; la reazione di decomposizione è rumorosa.
NI3 nell’ammoniaca è molto stabile e può essere trasportato, se la dimostrazione deve essere eseguita in un luogo remoto.
- Ford, L. A.; Grundmeier, E. W. (1993). Magia chimica. Dover. p. 76. ISBN 0-486-67628-5.
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- Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. (1990). “Triioduro di azoto”. Angewandte Chemie International Edition. 29 (6): 677-679. doi:10.1002/anie.199006771