Jak przeprowadzić demonstrację chemiczną trijodku azotu
Demonstracja chemiczna trójjodku azotu jest dramatyczną reakcją wybuchową, która wytwarza dźwięk i kolorowe opary. Kryształki jodu reagują ze stężonym amoniakiem, wytrącając trójjodek azotu (NI3). NI3 jest następnie odfiltrowany. Po wyschnięciu, związek jest tak niestabilny, że przy najmniejszym kontakcie rozpada się na gazowy azot i opary jodu, dając bardzo głośne „pstryknięcie” i chmurę fioletowych oparów jodu.
Materiały
Tylko kilka materiałów jest wymaganych do tego projektu. Stały jod i stężony roztwór amoniaku to dwa kluczowe składniki. Pozostałe materiały są używane do przygotowania i przeprowadzenia demonstracji.
- Mniej niż 1 g jodu (nie używać więcej)
- Stężony wodny amoniak (0.880 S.G.)
- Bibuła filtracyjna lub ręcznik papierowy
- Podstawka pod pierścień (opcjonalnie)
- Pióro przymocowane do długiego kija
Jak przeprowadzić demonstrację trójjodku azotu
- Pierwszym krokiem jest przygotowanie NI3. Jedną z metod jest po prostu wsypanie grama kryształków jodu do niewielkiej objętości stężonego wodnego amoniaku, pozostawienie zawartości na 5 minut, a następnie przelanie cieczy przez bibułę filtracyjną w celu zebrania NI3, który będzie ciemnobrązowym/czarnym ciałem stałym. Jednakże, jeśli wcześniej rozetrzesz zważony jod w moździerzu, większa powierzchnia będzie dostępna dla jodu do reakcji z amoniakiem, dając znacznie większą wydajność. Reakcja wytwarzania trójjodku azotu z jodu i amoniaku jest następująca:
3I2 + NH3 → NI3 + 3HI - Chcesz uniknąć kontaktu z NI3 w ogóle, więc ustaw demonstrację przed wylaniem amoniaku. Tradycyjnie do demonstracji używa się statywu pierścieniowego, na którym umieszcza się bibułę filtracyjną z wilgotnym NI3 nad drugą bibułą filtracyjną z wilgotnym NI3. Siła reakcji rozkładu na jednej bibule powoduje, że rozkład zachodzi również na drugiej bibule.
- Dla zapewnienia optymalnego bezpieczeństwa należy ustawić statyw z bibułą filtracyjną i wylać reagujący roztwór na bibułę, na której ma się odbyć demonstracja. Preferowaną lokalizacją jest dygestorium. Miejsce demonstracji powinno być wolne od ruchu ulicznego i wibracji. Rozkład jest wrażliwy na dotyk i będzie aktywowany przez najmniejsze wibracje.
- Aby aktywować rozkład, połaskotać suche ciało stałe NI3 piórkiem przymocowanym do długiego kija. Dobrym wyborem jest metrowy drążek (nie używaj niczego krótszego).
Możesz również przeprowadzić demonstrację po prostu wylewając wilgotną substancję stałą na papierowy ręcznik w dygestorium, pozwalając jej wyschnąć i aktywując ją za pomocą metrowego drążka.
Jak to działa
Rozkład zachodzi zgodnie z następującą reakcją:
2NI3 (s) → N2 (g) + 3I2 (g)
NI3 jest wysoce niestabilny z powodu różnicy rozmiarów pomiędzy atomami azotu i jodu. Wokół centralnego azotu nie ma wystarczająco dużo miejsca, aby utrzymać stabilność atomów jodu. Wiązania między jądrami są pod napięciem i dlatego osłabione. Zewnętrzne elektrony atomów jodu są zmuszone do zbliżenia się do siebie, co zwiększa niestabilność cząsteczki.
Ilość energii uwolnionej podczas detonacji NI3 przekracza ilość energii wymaganą do utworzenia związku, co jest definicją materiału wybuchowego o wysokiej wydajności.
Wskazówki i bezpieczeństwo
Uwaga: Ta demonstracja powinna być przeprowadzona wyłącznie przez przeszkolonego instruktora, z zachowaniem odpowiednich środków ostrożności. Mokry NI3 jest bardziej stabilny niż suchy związek, ale nadal należy obchodzić się z nim ostrożnie. Jodyna zabarwi odzież i powierzchnie na kolor fioletowy lub pomarańczowy. Plama może być usunięta przy użyciu roztworu tiosiarczanu sodu. Zalecana jest ochrona oczu i uszu. Jod jest substancją drażniącą drogi oddechowe i oczy; reakcja rozkładu jest głośna.
NI3 w amoniaku jest bardzo stabilny i może być transportowany, jeśli demonstracja ma być przeprowadzona w odległym miejscu.
- Ford, L. A.; Grundmeier, E. W. (1993). Magia chemiczna. Dover. str. 76. ISBN 0-486-67628-5.
- Silberrad, O. (1905). „The Constitution of Nitrogen Triiodide”. Journal of the Chemical Society, Transactions. 87: 55-66. doi:10.1039/CT9058700055
- Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. (1990). „Nitrogen Triiodide”. Angewandte Chemie International Edition. 29 (6): 677-679. doi:10.1002/anie.199006771
.