Reaktion von Chlor mit Natrium

[Langer]

Reaktion von Chlor mit Natrium

Passend zum Versuch Chlor mit Eisenwolle, gibt es hier der "Vollständigkeit" halber den gleichen Versuch mit Natrium.

Geräte:

Apparatur für die Gasentwicklung (Tropftrichter, Vakuumvorstoß, Erlenmeyerkolben), Schlauch, 1 l Erlenmeyerkolben, Zange, Stativ, Pipette

Chemikalien:

Chlorierungsmittel für Schwimmbäder
verd. Salzsäure
Natrium

Hinweis: Chlor ist giftig, wenn möglich im Abzug oder im Freien arbeiten!

Durchführung:

Zuerst baut man die Apparatur zur Gasentwicklung auf, danach gibt man ca. 5 gehäufte Spatel Chlorierungsmittel (bei mir TCCS) in den Erlenmeyer und in den Tropftrichter füllt man die verd. Salzsäure.
Danach wird der große Kolben ca. 1 cm hoch mit Sand befüllt, bevor man danach ein erbsengroßes (!) Stück Natrium abschneidet.
Jetzt wird die Salzsäure so lange zugetropft, bis sich der große Kolben vollständig mit Chlor gefüllt hat, man verschließt ihn z.B. mit einem Urglas, holt die mit Wasser befüllte Pipette, legt das Natrium in den mit Chlor gefüllten Kolben und tropft einige Tropfen Wasser auf das Natrium.
Man beobachtet eine stark exotherme Reaktion mit gelber Lichterscheinung.

Entsorgung:

Das Natriumchlorid kann über den Hausmüll entsorgt werden.

Erklärung:

Natrium und Chlor reagieren in einer stark exothermen Reaktion zu Natriumchlorid (Kochsalz):

2 Na + Cl₂ ---> 2 NaCl

Bilder:


Der Versuchsaufbau


Während der Reaktion

[Ether]

Sehr guter Versuch nur ich hätte mich nicht getraut es ohne Abzug zu machen. Hat es nach Chlor gerochen? Also cih hääte eher eine geschlossene Apperatur gemacht bestehend aus Gasentwickler und Dreihalskolben mit Tropftricher. Einleitungsrohr und Absaugrohr. Aber sonst ist der Versuch gut. Und du hasst die gleichen Muffen wie ich....

[Langer]

Man darf nicht viel HCl zutropfen, nur so lange, bis der Kolben gefüllt ist, da es auch windig war, war das Cl₂, das zu viel war, gleich verflogen.


Gruß, Langer

PS: Das sind halt die besten Muffen

[Chaoschemiker]

Also cih hääte eher eine geschlossene Apperatur gemacht bestehend aus Gasentwickler und Dreihalskolben mit Tropftricher.

Geschlossene Apparaturen mit Gasentwicklern sind ehrlich gesagt eine ganz miese Idee.

[chemische-experimente]

ich hätte einfach Natrium in einem schwer schmelzbaren RG geschmolzen und langsam etwas Chlor drüber geleitet. Ist auch sehr anschulich und man hat nicht diesen Überschuss, denn wenn man den Kolben wirklich gut gefüllt haben will gehen meist einige ml daneben.

[Coffee]

werd den versuch demnächst evtl. mal mit flüssigem chlor machen, mal sehen wie ich mit meinem abzug weiterkomme^^

[chemische-experimente]

das ist aber etwas unkontrolliert, denn die Gasphase hat ja ein vielfaches Volumen der Flüssigphase

[Kohlenstoff]

Werde es demnächst wohl auch machen. Soll ich noch Bilder machen?

Und hält nen normaler Erli diese Hitze stand!?

[Timmopheus]

Das Glas nicht,
darum kommt ja zur Isolation Sand rein

[Glaskocher]

Dieses Experiment ist ein Klassiker zum Thema "Redoxreaktionen von Elementen unter Bildung von Salzen".

Das Schmelzen des Natriums scheint notwendig zu sein, um eine ausreichende Aktivierungsenergie zum Fortsetzen der Reaktion einzubringen. Ich habe es kürzlich in einer Vorlesung vorführen dürfen (Chlorgas aus der Flasche, Abzug und Reagenzglas mit seitlichem Loch). Das Natrium wurde vorsichtig im RG mit dem Bunsenbrenner geschmolzen und mit RG ins Chlorgas fallen gelassen. Häufig werden die RGs dabei beschädigt, weil die Hitzespannungen enorm sind und das Kochsalz (+ Na2O) sich ins Glas einschmelzen. Meine RGs (16*160mm) haben das ~7mm große Loch ca. 15mm über dem Boden. Ich teste demnächst mal, ob man in FIOLAX-RGs mit dem Bunsenbrenner vernünftige Löcher blasen kann.

Das Zutropfen von Wasser im hier besprochenen Experiment kannte ich so noch nicht. Es ersetzt das Hantieren mit flüssigem Natrium, ist aber eine zweite Reaktion, die man im Hörsaal erklären müßte. Ansonsten ist hier das Problem mit der Startenergie elegant gelöst!


Variente 1:
Man erzeugt nur ca. 50ml Chlorgas, die in eine große Einwegspritze aufgezogen werden. Das Gas wird dann unter dem Abzug in das seitliche Loch vom RG injeziert, sobald das Na über dem Brenner geschmolzen ist. Sobald Chlorgas die Luft im RG verdrängt kommt es zu der bekannten exothermen Reaktion.

Variante 2:
Man baut eine Apparatur mit horizontalem Verbrennungsrohr und einen Zweiwegehahn im Gaseingang, Blasenzähler mit konz. Schwefelsäure im Ausgang. Im Rohr befindet sich das Natrium auf einem Glasschiffchen. Zuerst wird das Rohr mit Stickstoff (oder Argon) gespült und dann so weit aufgeheizt, bis das Natrium schmilzt. Dann wird das Inertgas durch einen langsamen Strom Chlorgas ersetzt und die Reaktion setzt ein.


Nachbereitung:
Man kann das Reaktionsprodukt nach dem Erkalten aus dem RG oder Schiffchen mit dest. Wasser lösen und darin mit Silbernitrat Chlorid nachweisen. Die Flammfärbung durch Natrium wurde schon während der Reaktion beobachtet. Zur Kristallzucht könnte man einen Tropfen der Lösung auf einem Objektträger trocknen lassen und ihn dann unter dem Mikroskop betrachten.



WARNUNG:
Vom vergleichbaren Experiment mit Kalium wird aus Sicherheitsgründen abgeraten!

WARNUNG:
Vom Experiment mit flüssigem Chlor wird ebenfalls abgeraten, da ein explosiver Reaktionsverlauf erwartet wird!

[Uranylacetat]

Diesen Klassiker habe ich mangels Natrium mit erhitzter Alu-Folie auch mal durchgeführt.

Auf folgender serbischen Homepage ist ein eindrucksvolles Video dieser Variante zu sehen:

Al with Chlorine - Aluminium verbrennt in Chlor

[Glaskocher]

Nachtrag:

Ich habe eben mal mit einer Lötlampe (22mm-Punktdüse von Rothenberger und Propangas) getestet, wie gut sich Reagenzgläser aus FIOLAX bearbeiten lassen.

Erste Erkenntnis: Das Zeugs ist recht zäh!
Man kann Löcher in das RG hinein blasen, wenn man mit etwas Geduld die gewünschte Stelle (15-20mm oberhalb des Bodens) einseitig erhitzt, dann aus der Flamme geht und sofort etwas aufbläst. Diese Beule wird dann wieder erhitzt und neben der Flamme wieder etwas weiter aufgeblasen. Das wechselspiel aus erhitzen (blase sinkt etwas zusammen) und aufblasen verteilt das Glas etwas zur Seite. Dann wird wieder erhitzt und diesmal hinein geblasen, während das Glas IN der Flamme ist. Mit einem dicken Draht oder Graphitstab (Bleistiftmine) kann man das Loch noch etwas weiter öffnen, wenn das Glas erneut weich gemacht wurde (jetzt oben zu halten, um keine Sengfinger zu bekommen). Um beim Abkühlen die Spannungen im Glas zu vermindern wird das RG in der leuchtenden Flamme gut eingerußt. Der Ruß läßt sich später rercht einfach abwischen.

Mit einem etwas schmaleren Brenner könnte das Loch etwas präziser werden, was aber nicht unbedingt erforderlich ist.

[Uranylacetat]

Hallo Glaskocher,

FIOLAX Reagenzgläser / Probiergläser gehörtem in den 1970ern noch Grundausstattung der legendären KOSMOS Experimentierkästen "All-Chemist 2000" , "Chemielabor C1 und C2"; zunächst mit dunkelgrünem; später mit hellgrünem Aufdruck "kosmos FIOLAX", bevor KOSMOS anfing, die Ware in Asien zu produzieren zu lassen.. . Was unterscheidet denn FIOLAX von dem heute üblichen Borosilikat 3.3?

[Cumarinderivat]

Ich finde in meiner Formelsammlung unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten für die Glassorten:

Duran (Boro 3.3): 3,25*10^-6 1/K
Fiolax: 4,9*10^-6 1/K

Quelle: Tabellen zur Chemie und zur Analytik - Hübschmann, Links, Hitzel, 12. Auflage, 2011

[Glaskocher]

Wie schon @Cumarinderivat geschrieben hat ist der Ausdehnungskoeffizient ein Merkmal, das die Gläser unterscheidet. Dazu kommt dann noch die Alkali-, Hydrolyse- und Säurebeständigkeit von den chemischen Eigenschaften, bei denen das DURAN etwas besser ist. Ein entscheidender Vorteil ist, daß DURAN wesentlich verbesserte Temperaturwechselbestänsigkeit und eine etwas höhere Dauergebrauchstemperatur hat. Der Glasbläser kann DURAN auch deutlich "ruppiger" ins Feuer bringen und wieder abkühlen lassen, was zu kürzerer Bearbeitungszeit führt.

Für die Bearbeitung mit dem Bunsenbrenner empfehle ich Reragenzgläser aus dem noch weicheren AR-Glas. Es ist von der Wärmeausdehnung (9,0*10^-6 1/K) noch höher und die anderen Eigenschaften gehen auch in Richtung "weicher". Es läßt sich aber wesentlich einfacher am Bunsenbrenner verarbeiten, man muß es nur mit Bearbeitungsende noch gründlicher in der Flamme tempern und einrußen.