Was läuft beim Versuch "Feuer durch Wasser" chemisch ab?

Experiment:
Versuch: Feuer durch Wasser

Die Dämpfe enthalten (wie man schon am Geruch erkennt und an der Rauchbildung sehen kann) NO2 und NH3 sowie H2O und somit auch festes NH4NO2.


Es gibt eine schülergerechte Erklärung
Ammonium-Ionen reagieren in wässriger Lösung sauer (kann man im Versuch zeigen). Zink ist ein unedles Metall, das mit Säuren unter Wasserstoffentwicklung reagiert (kann man ebenfalls zeigen).
Dabei entsteht zunächst atomarer Wasserstoff (in statu nascendi). Dieser reagiert mit Nitrat-Ionen zu Nitrit-Ionen sowie zu den Stickstoff-Oxiden NO und NO2.
Die freiwerdende Reaktionsenergie entzündet das Gemisch. Einige Reaktionen sind:

Zn + 2 NH4+ ———> Zn2+ + 2 H + 2 NH3

2 H + NO3- ———> NO2- + H2O

NH4+ + NO2- ———> N2 + 2 H2O

H + H+ + NO3- ———> NO2 + H2O

(und so weiter...)

Die wissenschaftlich wohl richtigere Erklärung
Im sauren Milieu überträgt Zink Elektronen direkt auf Nitrat-Ionen unter Bildung von NO, NO2 und NH3 (vielleicht auch N2).

Oxidation: Zn ———> Zn2+ + 2 e-

Reduktion: NO3- + 2 H+ + e- ———> NO2 + H2O (und weitere Reduktionen)

Daneben überträgt Zink auch Elektronen auf Wasser oder auch auf Wasserstoff-Ionen oder Ammonium-Ionen, wobei Wasserstoff und Ammoniak entstehen.

Reduktionen: 2 H+ + 2 e- ———> 2 H ———> H2

2 NH4+ + 2 e- ———> 2 NH3 + 2 H ———> H2

Ein Tipp
Die Reaktionsmischung "Feuer durch Wasser" ist übrigens typisch für den Inhalt von alten Leclanché-Elementen und daher wohl auch Grund für unerklärliche Batterie-Brände in Geräten.


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Letzte Überarbeitung: 17. Januar 2007, Dagmar Wiechoczek