Hvordan utføre nitrogentriiodid-kjemi-demonstrasjonen

Enkel og dramatisk demonstrasjon av nitrogentriiodid

Jodkrystaller endres lett til gassfasen. Matt Meadows, Getty Images

I dette spektakulære kjemi demonstrasjon , krystaller av jod omsettes med konsentrert ammoniakk for å utfelle nitrogentrijodid (NI₃). NI₃blir deretter filtrert ut. Når den er tørr sammensatt er så ustabil at den minste kontakt fører til at den spaltes til nitrogengass og jod damp, som produserer et veldig høyt 'smell' og en sky av lilla joddamp.

Vanskelighet: Lett

Tid som kreves: Minutter

Materialer

Bare noen få materialer er nødvendig for dette prosjektet. Fast jod og en konsentrert ammoniakkløsning er de to nøkkelingrediensene. De andre materialene brukes til å sette opp og gjennomføre demonstrasjonen.

• opptil 1 g jod (ikke bruk mer)
• konsentrert vandig ammoniakk (0,880 S.G.)
• filterpapir eller tørkepapir
• ringstativ (valgfritt)
• fjær festet til en lang pinne

Hvordan utføre Nitrogen Triiodide Demo

1. Det første trinnet er å forberede NI₃. En metode er å ganske enkelt helle opptil et gram jodkrystaller i et lite volum konsentrert vandig ammoniakk, la innholdet sitte i 5 minutter, og hell deretter væsken over et filterpapir for å samle opp NI₃, som vil være et mørkt brunt/svart stoff. Men hvis du maler det forhåndsveide jodet med en morter/støter på forhånd, vil et større overflateareal være tilgjengelig for at jodet kan reagere med ammoniakken, noe som gir et betydelig større utbytte.
2. Reaksjonen for å produsere nitrogentrijodid fra jod og ammoniakk er:
   3I_to+ NH₃→ IS₃+ 3HI
3. Du vil unngå å håndtere NI₃i det hele tatt, så min anbefaling vil være å sette opp demonstrasjonen i forkant av å helle av ammoniakken. Tradisjonelt bruker demonstrasjonen et ringstativ hvorpå et vått filterpapir med NI₃plasseres med et andre filterpapir av fuktig NI₃sitter over den første. De kraften til dekomponeringsreaksjonen på det ene papiret vil føre til nedbrytning også på det andre papiret.
4. For optimal sikkerhet, sett opp ringstativet med filterpapir og hell den reagerte løsningen over papiret der demonstrasjonen skal skje. Et avtrekksskap er det foretrukne stedet. Demonstrasjonsstedet skal være fritt for trafikk og vibrasjoner. Nedbrytningen er berøringsfølsom og vil aktiveres ved den minste vibrasjon.
5. For å aktivere dekomponeringen, kil den tørre NI₃solid med en fjær festet til en lang pinne. En meterstokk er et godt valg (ikke bruk noe kortere). Nedbrytningen skjer i henhold til denne reaksjonen:
   2NI₃(s) → N_to(g) + 3I_to(g)
6. I sin enkleste form utføres demonstrasjonen ved å helle det fuktige faststoffet på et papirhåndkle i et avtrekksskap , la den tørke, og aktivér den med en meterpinne.

Nitrogentrijodidmolekylet er lite stabilt. LAGUNA DESIGN / Getty Images

Tips og sikkerhet

1. Forsiktig: Denne demonstrasjonen bør kun utføres av en instruktør, ved å bruke riktige sikkerhetstiltak. Våt NI₃er mer stabil enn tørrblandingen, men bør likevel håndteres med forsiktighet. Jod vil farge klær og overflater lilla eller oransje. Flekken kan fjernes med en natriumtiosulfatløsning. Øye- og hørselsvern anbefales. Jod er et åndedretts- og øyeirriterende middel; nedbrytningsreaksjonen er høyt.
2. I₃i ammoniakken er meget stabil og kan transporteres, dersom demonstrasjonen skal utføres på et avsidesliggende sted.
3. Slik fungerer det: NI₃er svært ustabil på grunn av størrelsesforskjellen mellom nitrogen- og jodatomene. Det er ikke nok plass rundt det sentrale nitrogenet til å beholde jod-atomene stabil. Bindingene mellom kjernene er under stress og derfor svekket. De ytre elektronene til jodatomene tvinges inn i nærheten, noe som øker ustabiliteten til molekylet.
4. Mengden energi som frigjøres ved detonering av NI₃overstiger det som kreves for å danne forbindelsen, som er definisjonen på et høyt utbytteeksplosiv.

Kilder

• Ford, L.A.; Grundmeier, E.W. (1993). Kjemisk magi .... Dover. s. 76. ISBN 0-486-67628-5.
• Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Uorganisk kjemi .... San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5
• Silverrad, O. (1905). 'Konstitusjonen av nitrogentriiodid.' Journal of the Chemical Society, Transactions . 87: 55–66. gjør jeg: 10.1039/CT9058700055
• Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. (1990). 'Nitrogentriodid.' Applied Chemistry International Edition . 29 (6): 677–679. gjør jeg: 10.1002/any.199006771