Versuch: Ammoniaksynthese

Demonstrationsversuch; 15 min.

Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.

Geräte
Quarzrohr mit passenden durchbohrten Stopfen, Y-Stück, Kolbenprober mit Hahn, Schlauchmaterial, Porzellan-Schiffchen, Waschflasche, gewinkeltes Gasableitungsrohr mit ausgezogener Spitze sowie mit Kupferlitze als Flammen-Rückschlagssicherung, Brenner mit breitem Aufsatz.

Chemikalien
Stickstoff, Wasserstoff (F+), frisches Eisenpulver, Aluminiumoxid.


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Versuchsaufbau zur Ammoniaksynthese.
Achtung! Hier ist eine Versuchsvariante abgebildet, bei der wir das Reaktionsprodukt auf Wasser leiten.
Besser geht es, wenn das Glasrohr der Waschflasche in das Wasser ragt (siehe Ergebnisbild unten)
(Foto: Daggi)


Durchführung

Schutzbrille! Knallgasgefahr! Informieren Sie sich zum Versuch in unserer Sicherheitswebsite anhand des Versuchs zur Reduktion von Kupferoxid (-> Versuch).

Man füllt einen Kolbenprober mit Stickstoff aus der Gasdruckflasche (Vorsicht!). In das Schiffchen gibt man eine frisch bereitete Mischung (3:1 nach Volumen) von Eisenpulver und Aluminiumoxid. Die Waschflasche füllt man mit Wasser, das 1 ml Phenolphthaleinlösung enthält.
Die Apparatur wird entsprechend der Abbildung zusammengebaut.
Man spült die Apparatur bei geschlossenem Kolbenprober 2-3 min lang gut mit Wasserstoff. Dann entzündet man (wenn es geht) das austretende Gas am Gasableitungsrohr.
Nun heizt man die Katalysatormasse auf. Dann wird der Kolbenprober geöffnet und Stickstoff langsam, portionsweise hineingegeben.

Hinweis
Vor jedem Versuch (auch bei Wiederholungen am gleichen Tag!) ist die Katalysatormischung frisch zuzubereiten.

Nach Beendigung der Reaktion
Zunächst wird der Brenner abgestellt. Man stellt dann den Wasserstoffstrom ab und lässt die Apparatur abkühlen.
Die Apparatur enthält noch Wasserstoff; daran muss gedacht werden, wenn man die Apparatur öffnet!

Ergebnis
Die Lösung in der Waschflasche färbt sich rot. Allerdings ist (wie zu erwarten) die Ausbeute an Ammoniak nicht allzu groß.


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(Foto: Daggi)

Hinweis
Der Versuch funktioniert auch mit entfetteter Eisenwolle (ohne Aluminiumoxid). Hierzu füllt man das halbe Quarzrohr mit Stahlwolle aus dem Supermarkt.

Hintergründe zum Experiment


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Letzte Überarbeitung: 22. Februar 2005, Dagmar Wiechoczek