Das chemische Gleichgewicht von Stickstoffdioxid

Hinweise: Das Gleichgewicht zwischen Stickstoffdioxid und Distickstofftetroxid ist wohl das bekannteste Beispiel, um im Chemie-unterricht chemische Gleichgewichte einzuführen.

 

 Chemikalie

 GHS-Piktogramm

 Gefahrenhinweis(e)

 Sicherheitshinweis(e)

 Stickstoffdioxidampullen

  

 

 Nicht eingestuft

 

 

 Kaliumchlorid

 

 

 Nicht eingestuft

 

 

Materialien: 2 Erlenmeyerkolben, Wasser, Wassereis.

 

Durchführung: Zuerst wird im ersten Erlenmeyerkolben eine Kältemischung hergestellt. Dies geschieht, indem Wassereis mit Kaliumchlorid versetzt wird. Es wird solange Kaliumchlorid hinzugegeben, bis eine dickflüssige Kältemischung entstanden ist. Im An-schluss daran, wird der zweite Erlenmeyerkolben mit heißem Wasser (> 80 °C) befüllt.

 

Dann werden die 3 Stickstoffdioxidampullen präsentiert. Nun wird die erste Ampulle in den Erlenmeyerkolben mit der Kältemischung gegeben, die zweite kommt in den Erlenmeyerkolben mit dem heißen Wasser und die dritte verbleibt bei Raumtemperatur unbe-handelt stehen. Nach etwa 2 Minuten, können die Ampullen aus den Erlenmeyerkolben genommen, und entsprechend ihrer Farb-intensität sortiert werden.

 

Beobachtung: Das Stickstoffdioxidgas in der unbehandelten Ampulle hat seine Farbe bei- behalten. Die Ampulle aus dem Kältebad, hat sich stark aufgehellt und die Ampulle, die in heißem Wasser stand, erscheint nun deutlich dunkler.

Ergebnis: Was hier durchgeführt wurde, ist eine Verschiebung des Gleichgewichts. Stickstoffdioxid geht bei kälteren Temperaturen in Distickstofftetroxid (N2O4) über. Bei höheren Temperaturen liegt das Gleichgewicht auf Seiten von Stickstoffdioxid, was sich an der stark braunen Farbe erkennen lässt. Das Gleichgewicht lässt sich beliebig oft verschieben. Die Verschiebung ist energetisch bedingt und lässt sich mit dem Prinzip von Le Chatelier beschreiben. Dieses Prinzip besagt – einfach ausgedrückt – dass sich in einem System das Gleichgewicht immer auf die Seite mit dem geringsten Zwang verschiebt.

 

Temperatur in °C

27

50

100

135

NO2-Anteil in %

20

40

89

99

  Tabelle: Abhängigkeit des NO2 – Anteils in % von der Temperatur (nach Boeck)