LP Georg-August-Universität Göttingen

Versuch 24: Darstellung von Chlordioxid

Versuch 24: Darstellung von Chlordioxid

Geräte:
  • Schwerschmelzbares Reagenzglas
  • Stativmaterial
  • Glühdraht
  • Trafo
  • Kabelverbindungen
  • Spatel
  • Pipette
  • Schutzbrille
Chemikalien:
  • Kaliumchlorat
  • konz. Schwefelsäure
Gefahrenhinweise:
  • Kaliumchlorat: brandfördernd, gesundheitsschädlich
  • Schwefelsäure, konz.: ätzend
Vorsicht! Diese Reaktion verläuft stark exotherm; es kann zu Explosionen kommen. Unter dem Abzug arbeiten und Schutzbrille tragen!
Durchführung:
 Ein schwerschmelzbares Reagenzglas wird am Stativ eingespannt und zwei Spatel Kaliumchlorat eingefüllt. Ein mit einer Stromquelle verbundener Glühdraht wird in das Reagenzglas eingeführt. Wir lassen einige Tropfen Schwefelsäure an der Glaswand hinunterlaufen. Nach Einsetzen der Gasentwicklung wird der Draht vorsichtig zum Glühen gebracht.
  • In einem Reagenzglas werden zu Kaliumchlorad einige Tropfen Schwefelsäure gegeben.

    Abb. 3390   Versuchsskizze "Darstellung von Chlordioxid": Teil 1   Zoom   SVG (Original)
  • Ein Glühdraht erhitzt die Kaliumchlorad-Schwefelsäure-Mischung in einem Reagenzglas.

    Abb. 3391   Versuchsskizze "Darstellung von Chlordioxid": Teil 2   Zoom   SVG (Original)
Beobachtung:
 Nach Zugabe der Schwefelsäure verfärbt sich der untere Teil des Reagenzglas' rotbraun und es setzt eine Gasentwicklung ein - das entstehende Gas ist gelbgrün. Wird der Glühdraht erwärmt, kommt es zur Explosion und der Inhalts des Reagenzglas' schäumt stark auf.
 
Video 2813. Darstellung von Chlordioxid
Download: (flv)   (H264)   (MPEG2)  
Erklärung:
 Bei Zugabe von konzentrierter H_2SO_4 bildet sich aus KClO_3 zunächst Chlorsäure (Reaktionsgleichung 1). HClO_3 ist nicht stabil und disproportioniert zu Perchlorsäure und Chlordioxid (Reaktionsgleichung 2). Chlordioxid wiederum zerfällt schon bei gelindem Erwärmen auf über 45 °C unter "Knall" in Chlor und Sauerstoff (Reaktionsgleichung 3). Die hier aufgeführten Reaktionen sind von zahlreichen anderen Reaktionen begleitet, da die entstehenden Produkte meist nicht stabil sind. So zerfällt z.B. die Perchlorsäure selbst zu einer großen Anzahl von Produkten. (HCl, Cl_2, Cl_2O, ClO_2, O_2) (Wiberg, N. (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Berlin, New York, Walter de Gruyter. 102nd: 482 – 487) Die braunrote Verfärbung des Reaktionsgemisches kann auch von der sich zersetzenden Perchlorsäure herstammen.
Reaktionsgleichung:
  1. KClO_{3 (s)} + H_2SO_{4 (l)} \longrightarrow HClO_{3 (l)} + KHSO_{4 (s)}
  2. 3 HClO_{3 (l)} \longrightarrow HClO_{4 (l)} + 2 ClO_{2 (g)} + H_2O_{(l)}
  3. 2 ClO_{2 (g)} \longrightarrow Cl_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)}
Entsorgung:
 Das Ende der Reaktionen abwarten. Rückstände mit reichlich Wasser verdünnen, neutralisieren und über das kommunale Abwassernetz entsorgen.