Ein Gemisch aus Eisen und Kaliumnitrat wird in einem Stahltiegel stark erhitzt. Dabei entsteht Kaliumferrat(VI).
Verwendete Chemikalien
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Achtung
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5 g Eisen (fein gepulvert), Fe – 55.85 g/mol
CAS-Nr.: 7439-89-6 – EG-Nr.: 231-096-4
Flam. Sol. 2, Self-heat. 2, WGK nwg
H228 Entzündbarer Feststoff. H252 In großen Mengen selbsterhitzungsfähig; kann in Brand geraten. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P235 Kühl halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P403+P235 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Kühl halten. Merck, 103819, SDB vom 23.02.2023
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Achtung
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5 g Kaliumnitrat, KNO3 – 101.10 g/mol
Salpetersäure-Kaliumsalz, Kalisalpeter
CAS-Nr.: 7757-79-1 – EG-Nr.: 231-818-8
Ox. Sol. 3, WGK 1
H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P370+P378 Bei Brand: Trockensand, Löschpulver oder alkoholbeständigen Schaum zum Löschen verwenden. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 221295, SDB vom 05.03.2024
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Gefahr
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2 mL Wasserstoffperoxid 30 %, H2O2 – 34.01 g/mol
Hydrogenperoxid (IUPAC), Perhydrol
CAS-Nr.: 7722-84-1 – EG-Nr.: 231-765-0
Eye Dam. 1, Aquatic Chronic 3, WGK 1
H318 Verursacht schwere Augenschäden. H412 Schädlich für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 216763, SDB vom 28.05.2024
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Produkt
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Gefahr
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Kaliumferrat(VI), K2FeO4 – 198.04 g/mol
Kaliumferrat
CAS-Nr.: 39469-86-8 – EG-Nr.: 430-010-4
Ox. Sol. 2, WGK nwg
H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. Glentham Life Sciences, GX1188, SDB vom 05.04.2023
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Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
Stahltiegel, Dreibein, Tondreieck, Bunsenbrenner, Spatel, Reibschale mit Pistill, Trichter, Glaswatte, 250-ml-Becherglas, Abzug, Pipette, Reagenzglas
Versuchsdurchführung
In einem Stahltiegel werden 5 g Eisenpulver und 5 g Kaliumnitrat innig miteinander vermengt. Der Tiegel wird in ein Tondreieck, welches sich auf einem Dreibein befindet, gestellt. Nun wird von unten mit dem Bunsenbrenner stark erhitzt. Unter Entstehung von weißem Rauch glüht die Mischung auf. Man lässt abkühlen und überführt das schwarze Reaktionsprodukt in eine Reibschale, wo es mit einem Pistill zerkleinert wird. Das Reaktionsprodukt wird nun mit 10–15 mL kaltem (5–10 °C) dest. Wasser versetzt. Die Lösung wird durch einen Trichter, der Glaswatte enthält, geklärt. Das ablaufende Filtrat hat eine tiefviolette Färbung, die von dem gebildeten Kaliumferrat(VI) herrührt. Mit einer Pipette werden 2–5 mL der Kaliumferrat(VI)-Lösung in ein Reagenzglas überführt und mit 2 mL Wasserstoffperoxid 30 % versetzt. Es tritt Entfärbung ein und es scheidet sich Eisen(III)-hydroxid ab.
Wer eine 20%ige Bariumchlorid-Lösung zur Hand hat, kann auch rotviolettes Bariumferrat(VI) (BaFeO4) ausfällen.
Reaktionsgleichung
5 Fe + 4 KNO3 → 2 K2FeO4 + Fe3O4 + 2 N2↑
Bei der Reaktion zwischen Eisen und Kaliumnitrat bildet sich neben Eisenmischoxiden und Stickstoff auch Kaliumferrat(VI). Die Ferrate(VI) sind wie Permanganate starke Oxidationsmittel. Nur in basischen Lösungen sind Ferrate(VI) stabil. In saurer oder wässriger Lösung zerfallen Sie unter Bildung von Eisen(III)-Verbindungen. Durch Zugabe von Wasserstoffperoxid tritt Entfärbung ein und es scheidet sich braunes Eisen(III)-hydroxid, Fe(OH)3, ab.
Quellenangaben
[1]
K. Waselowsky. Kaliumferrat(VI) – eine permanganatähnliche Eisenverbindung. In: 225 × Chemie – Ein Experimentierbuch, Franckh'sche Verlagshandlung: Stuttgart, 1982, 124.
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