Hoe de stikstoftrijodide-chemiedemonstratie uit te voeren?

Gemakkelijke en dramatische demonstratie van stikstoftrijodide

Jodiumkristallen gaan gemakkelijk over in de gasfase. Matt Meadows, Getty Images

In deze spectaculaire scheikunde demonstratie , worden jodiumkristallen omgezet met geconcentreerde ammoniak om stikstoftrijodide neer te slaan (NI₃). de NI₃wordt er dan uitgefilterd. Als het droog is, verbinding is zo onstabiel dat het bij het minste contact al uiteenvalt in stikstofgas en jodium damp, met een zeer luide 'klik' en een wolk van paarse jodiumdamp.

Moeilijkheidsgraad: Eenvoudig

Vereiste tijd: Minuten

Materialen

Voor dit project zijn slechts enkele materialen nodig. Vast jodium en een geconcentreerde ammoniakoplossing zijn de twee belangrijkste ingrediënten. De overige materialen worden gebruikt om de demonstratie op te zetten en uit te voeren.

• tot 1 g jodium (niet meer gebruiken)
• geconcentreerde waterige ammoniak (0,880 S.G.)
• filtreerpapier of papieren handdoek
• ringstandaard (optioneel)
• veer bevestigd aan een lange stok

Hoe de stikstoftrijodide-demo uit te voeren?

1. De eerste stap is het voorbereiden van de NI₃. Eén methode is om eenvoudig een gram jodiumkristallen in een kleine hoeveelheid geconcentreerde waterige ammoniak te gieten, de inhoud 5 minuten te laten staan ​​en vervolgens de vloeistof over een filtreerpapier te gieten om de NI te verzamelen.₃, die een donkerbruine/zwarte vaste stof zal zijn. Als u het vooraf gewogen jodium echter van tevoren maalt met een vijzel/stamper, is er een groter oppervlak beschikbaar voor het jodium om te reageren met de ammoniak, wat een aanzienlijk grotere opbrengst oplevert.
2. De reactie voor het produceren van stikstoftrijodide uit jodium en ammoniak is:
   3I_twee+ NH₃→ IS₃+ 3HI
3. U wilt de NI . vermijden₃helemaal niet, dus mijn aanbeveling zou zijn om de demonstratie op te zetten voordat de ammoniak wordt afgegoten. Traditioneel wordt bij de demonstratie gebruik gemaakt van een ringstandaard waarop een nat filtreerpapier met NI₃wordt geplaatst met een tweede filtreerpapier van vochtige NI₃boven de eerste zitten. De kracht van de ontledingsreactie op het ene papier zal ook op het andere papier ontleding optreden.
4. Voor optimale veiligheid stelt u de ringstandaard op met filtreerpapier en giet u de gereageerde oplossing over het papier waar de demonstratie moet plaatsvinden. Een zuurkast is de aangewezen plaats. De demonstratielocatie dient vrij te zijn van verkeer en trillingen. De ontbinding is aanraakgevoelig en wordt bij de minste trilling geactiveerd.
5. Om de ontbinding te activeren, kietel je de droge NI₃solide met een veer bevestigd aan een lange stok. Een meterstok is een goede keuze (gebruik niets korters). De ontleding vindt plaats volgens deze reactie:
   2NI₃(s) → Nee_twee(g) + 3I_twee(g)
6. In zijn eenvoudigste vorm wordt de demonstratie uitgevoerd door de vochtige vaste stof op een papieren handdoek te gieten in een zuurkast , laten drogen en activeren met een meterstok.

Het stikstoftrijodidemolecuul is niet erg stabiel. LAGUNA DESIGN / Getty Images

Tips en veiligheid

1. Let op: Deze demonstratie mag alleen worden uitgevoerd door een instructeur, met inachtneming van de juiste veiligheidsmaatregelen. Natte NI₃is stabieler dan de droge verbinding, maar moet toch met zorg worden behandeld. Jodium bevlekt kleding en oppervlakken paars of oranje. De vlek kan worden verwijderd met een natriumthiosulfaatoplossing. Oog- en gehoorbescherming worden aanbevolen. Jodium is irriterend voor de luchtwegen en de ogen; de ontledingsreactie is luid.
2. IN₃in de ammoniak is zeer stabiel en kan worden vervoerd, als de demonstratie op een afgelegen locatie moet worden uitgevoerd.
3. Hoe het werkt: NI₃is zeer onstabiel vanwege het verschil in grootte tussen de stikstof- en jodiumatomen. Er is niet genoeg ruimte rond de centrale stikstof om te bewaren de jodiumatomen stal. De bindingen tussen de kernen staan ​​onder spanning en zijn daardoor verzwakt. De buitenste elektronen van de jodiumatomen worden dicht bij elkaar geduwd, wat de instabiliteit van het molecuul vergroot.
4. De hoeveelheid energie die vrijkomt bij detonatie van NI₃overschrijdt wat nodig is om de verbinding te vormen, wat de definitie is van een hoge opbrengstexplosief.

bronnen

• Ford, LA; Grundmeier, EW (1993). Chemische Magie . . . . Dover. p. 76. ISBN 0-486-67628-5.
• Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Anorganische scheikunde . . . . San Diego: academische pers. ISBN 0-12-352651-5
• Silverrad, O. (1905). 'De samenstelling van stikstoftrijodide.' Journal of the Chemical Society, Transacties . 87: 55-66. doei: 10.1039/CT9058700055
• Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. (1990). 'Stikstoftriodide.' Toegepaste Chemie Internationale Editie . 29 (6): 677-679. doei: 10.1002/elk.199006771