Mit dem heutigen Beitrag starten wir eine neue, gelegentliche Serie von Grafiken, in der es um häufige chemische Reaktionen geht, die in der Schule vorkommen. Den Anfang macht heute eine meiner Lieblingsreaktionen, die „Goldregen“-Demonstration, bei der es um die Synthese und Rekristallisation von Blei(II)-Jodid geht und die häufig zur Veranschaulichung des Rekristallisationsprozesses sowie zur Demonstration von Löslichkeitsunterschieden verwendet wird.
Dieses Experiment beginnt mit zwei löslichen ionischen Verbindungen: Kaliumjodid und Blei(II)-nitrat. Diese werden in Wasser gelöst, um farblose Lösungen zu bilden, und dann miteinander vermischt. Dieses Mischen führt zu einer doppelten Verdrängungsreaktion, die im Wesentlichen dazu führt, dass die Metalle ihre Plätze in den beiden Verbindungen „tauschen“ und Blei(II)-Jodid und Kaliumnitrat entstehen. Außerdem kommt es zu einem schnellen Farbwechsel, da das Bleijodid bei Raumtemperatur sehr unlöslich in Wasser ist. Wenn die Lösungen zusammengefügt werden, entsteht sofort ein hellgelber Niederschlag von Bleijodid.
Während das Bleijodid bei Raumtemperatur in Wasser unlöslich ist, nimmt seine Löslichkeit mit der Temperatur geringfügig zu. Vereinfacht ausgedrückt: Wenn sich ionische Verbindungen in Wasser lösen, dissoziieren sie in ihre Komponenten-Ionen. Bei dieser Dissoziation kann entweder Energie an die Umgebung abgegeben oder entzogen werden. Im Fall von Bleijodid dissoziiert es in Pb2+ und I- Ionen. Dabei wird Energie zugeführt, so dass eine Erhöhung der Temperatur der Lösung die Dissoziation von Blei(II)-Iodid fördert. Folglich steigt die Löslichkeit von Blei-Iodid von 0,0756 Gramm pro 100 Milliliter Wasser auf schwindelerregende 0,41 Gramm pro 100 Milliliter Wasser.
Das sich auflösende Blei-Iodid ergibt wieder eine farblose Lösung. Lässt man diese Lösung jedoch abkühlen, so fallen durch die sinkende Temperatur sehr reine Kristalle des Bleijodids wieder aus der Lösung aus. Diese sechseckigen Kristalle schlängeln sich nach einiger Zeit sanft auf den Boden des Kolbens und verleihen dem Reaktionsgemisch einen schimmernden, glitzernden Effekt, der im Volksmund als „Goldregen“ bezeichnet wird.
Der Effekt kann bis zu einer Stunde andauern, da die Kristalle aus der Lösung fallen – ein tolles Experiment, um die Begeisterung für Chemie zu wecken! Die grafischen Bilder werden dem Ausmaß des glitzernden Effekts nicht gerecht – um die volle Wirkung zu erzielen, sollten Sie sich dieses Video von Chemistry in Context ansehen, das ihn mit großer Klarheit zeigt und auch einige weitere Diskussionen über die Löslichkeit enthält.
In Bezug auf die praktische Verwendung von Bleijodid wurde es früher sparsam als gelbes Farbpigment verwendet, obwohl seine Instabilität in dieser Form dazu führte, dass andere Pigmente allgemein bevorzugt wurden. Heutzutage werden Kristalle von Bleijodid manchmal als Detektormaterial für hochenergetische Photonen verwendet.
Als letzter Punkt: Es ist erwähnenswert, dass Bleiverbindungen giftig sind und nur von erfahrenen Chemikern oder Lehrern mit den notwendigen Sicherheitsvorkehrungen verwendet werden sollten.
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