Feuer durch Wasser - mit Hilfe von sauren Ammoniumsalzen
Experiment:
Versuch: Feuer durch Wasser
Eine sicherlich äußerst eindrucksvolle Art, ein Feuer zu entzünden, ist diejenige unter der
Zuhilfenahme seines eigentlichen natürlichen Feindes: Wasser.
Das gelingt, indem man zunächst die beiden Salze Ammoniumnitrat und Ammoniumchlorid mit Zinkstaub vermengt (-> Versuch). Gibt man nun einen Tropfen Wasser zu dem Gemisch, so beginnt lawinenartig eine heftige Reaktion mit starker Feuererscheinung und Rauchentwicklung.
Es handelt sich hier offenbar um eine metallkatalysierte, stark exotherme Redoxreaktion, welche durch Wasserstoff in statu nascendi (gebildet aus Ammonium-Ionen der sauer hydrolysierenden Salze und dem feinverteilten Zinkpulver) eingeleitet wird.
Die Dämpfe enthalten (wie man schon am Geruch erkennt und an der Rauchbildung sehen kann) NO2 und NH3 sowie H2O und somit auch Feststoffe wie 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 reduziert
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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