Rövid leírás:
Kis mennyiségű glicerin hozzáadása egy vas(III)-oxid, alumíniumpor és kálium-permanganát halomhoz lángot, szikrákat és olvadt vasat eredményez.
Szándék/cél:
Magyarázza az exoterm reakciók fogalmát, a vas kohászatát és az aktiválási energiát.
Kísérlet magyarázata:
A vas(III)-oxid és az alumínium reakciója az egyenlet segítségével ábrázolható:
Fe2O3 (s) + 2 Al (s) → Al2O3 (s) + 2 Fe (s)
Ez a reakció a “termit” néven ismert reakciók egy osztályába tartozik, amelyet iparilag hegesztésre, fémek oxidjaikból történő előállítására és gyújtószerkezetek előállítására használtak. A folyamatot hő indítja be, de aztán önfenntartóvá válik.
A termitreakciót a kálium-permanganát és a glicerin keverékéből felszabaduló hő indítja be. A magnéziumszalag meggyújtásának használata a kívánt reakció beindítására nem olyan megbízható, mint a megadott.
Az anyagok előkészítése:
- 50 – 55 g vas(III)-oxid por, Fe2O3
- 15 g alumínium por
- 20 – 25 g kálium-permanganát, KMnO4
- 5 – 6 ml glicerin (glicerin), C3H5(OH)3
- Kanalas
- 2 terrakotta virágcserép, kb. 2 ½ in. belső felső átmérő, 1 cm-es lyukkal az alján
- Szűrőpapír vagy papírtörlő az egyik cserép aljára
- Vasgyűrű, belső átmérője 6 – 7 cm
- 1 m-es gyűrűállvány
- Cementlap – hőálló – kb. 1 m x 1 m
- Nagy fémvödör száraz homokkal töltve
- Átlátszó védőpajzs
- 10 ml-es főzőpohár
- Csipesz
- Hővédő kesztyű
Ez a bemutató csak nagy, jól szellőző helyiségben vagy a szabadban végezhető. A reakció nagy mennyiségű füstöt termel. A szikrák függőlegesen 2 m-re, vízszintesen pedig 5 m-re dobhatók. Gyúlékony anyagokat tartson távol a kísérleti területtől. Helyezzen egy darab papírtörülközőt vagy szűrőpapírt az egyik agyagedény alsó nyílására, és helyezze az edényt a másik agyagedény belsejébe. Keverjük össze a vas(III)-oxidot és az alumíniumport alaposan. Kanalazzuk a keveréket az edénybe. Alakítson ki egy kis kúp alakú mélyedést a keverék közepén kb. 2 cm mélyre és 1-2 cm szélesre. Töltse meg ezt a mélyedést 20-25 g kálium-permanganát kristályokkal. Alakítsunk ki egy másik kis kúp alakú mélyedést a KmnO4-kristályokban.
Tegyük az agyagedényeket egy gyűrűs állvány tetejére szorított fémgyűrűbe. Helyezze a gyűrűs állványt a hőálló cementlap közepére. Az olvadt vas felfogásához helyezzen egy homokfürdőt kb. 1 m-rel a reakcióedény alá. A szikrák elleni védelemhez használja a védőpajzsot.
Prezentáció:
Tegyen 5-6 ml glicerint egy kis főzőpohárba. Gyorsan öntse a glicerint a KMnO4 kristályok mélyedésébe. Azonnal lépjen hátra. A keverék meggyulladása körülbelül 15 másodperc alatt következik be. Láng, szikrázás, füst és por keletkezik. Az olvadt vas az edényen lévő lyukon keresztül a homokfürdőbe folyik. Amikor a reakció véget ért, fogóval vegye fel a fehér, forró vasat. Hagyja a vasat kihűlni, mielőtt megérintené.
Veszélyek:
Ez a bemutató erős hőt és olvadt fémet termel. Tűzoltó készüléknek mindig készenlétben kell lennie. A reakció oltására nem szabad vizet használni, mivel a víz hozzáadása a forró vashoz robbanásveszélyes hidrogéngázt termel. Mivel a termitreakciókból eredő tüzeket nehéz megfékezni, a vegyszereket nem szabad a javasoltnál nagyobb mennyiségben használni. A szikrák elleni védelem érdekében védőpajzsot kell használni. Gondoskodni kell arról, hogy az olvadt vas ne kerüljön bele az olvadt vasba. Hővédő kesztyűt kell viselni, és a forró termékeket csak fogóval szabad kezelni. A KMnO4-et nagy óvatossággal kell kezelni, mivel robbanás következhet be, ha szerves vagy más könnyen oxidálódó anyagokkal érintkezik, akár oldott, akár száraz állapotban. A felszabaduló füst és por miatt a bemutatót az előadás végén jól szellőző helyiségben kell elvégezni.
Eldobás:
A keletkezett szilárd anyagokat hagyjuk szobahőmérsékletűre lehűlni. Az összes szilárd anyagot hulladékgyűjtő edénybe lehet kaparni. A belső virágcserép óhatatlanul megreped, és nem szabad újra felhasználni.
Videó:
Általános fogalom:
- Thermodinamika
Reakció típusa:
- Exoterm