Phosphorpentaoxid und Nachweis der sauren Eigenschaften

Schülerübung: Darstellung von di-Phosphorpentaoxid durch Verbrennen mit Luft un dem Nachweis der sauren Eigenschaften des Rauches

Experiment
Reaktion

Apparatur
Stoffe

Durchführung
Folgerung
- Ergebnis
Literatur und Bearbeitung

Experiment:

Roter Phosphor wird in einem offenen Reaktionsrohr aus Borosilikat-Glas erhitzt und entzündet sich beim Überleiten von Luft. Der entstehenden Rauch wird auf Säure-Basen-Eigenschaften untersucht.

Reaktion:

(1) 4 P_(s) + 5 O₂ --> P₄O₁₀(s);
(2) P₄O₁₀(s) + 2 H₂O --> 4 HPO₃ (meta-Phosphorsäure)(3) HPO₃ + H₂O --> [H₃O⁺] + [PO₃]^-(4) HPO₃ + H₂O --> H₃PO₄ (ortho-Phosphorsäure)
(5) H₃PO₄ + H₂O --> [H₃O⁺] + [H₂PO₃]^-

Apparatur:

A Reaktionsrohr
B Gasbrenner (rauschend)
C Wasserfalle
D Gaswaschflasche
E Kolbenprober
(F Brenner)

Stoffe:

(1/2) ca. 50 mg roter Phosphor (weißer Phosphor ist sehr giftig T+!)
(3) Leitungswasser mit Bromthymolblau BTB (neutral)

Ergänzung:

[Hilfe | Abbildung (300dpi) | Didaktik]

Durchführung

Aufbau:

Die Apparatur besteht aus einem (selbstgeblasenen) Reaktionsrohr, einem T-Stück als Wasserfalle, einer Gaswaschflasche und einem mit Silikonöl gängig gemachten Kolbenprober zum Auffangen der Verbrennungsgase.

Die Apparatur wird zuerst komplett liegend auf dem Tisch zusammengebaut. Anschließend wird die gesamte Apparatur von der Rückseite her mit Federklammern (runde Kunststoffseite) versehen. In die Stahlseite der Federklammern wird das Alu-Vierkantrohr eingelegt bis die Federklammern einrasten. Dabei soll die Apparatur zum Erhitzen des Reaktionsrohres über Ende des Alu-Vierkantrohr überstehen.

Die Apparatur wird noch leer auf Dichtigkeit geprüft, indem man das Reaktionsrohr mit dem Finger verschließt und mit dem Kolbenprober ein Vakuum zieht. Beim Loslassen des Kolbens muss der Kolben wieder nahezu vollständig in die Apparatur gesaugt werden.

Reaktion:

In die Gaswaschflasche (D) wird etwa 1 mL Leitungswasser (3), dem zwei bis drei Tropfen Bromthymolblau zugesetzt sind, gegeben. Etwa 50 mg Phosphor wird in die Mitte des Reaktionsrohres (A) gelegt.

Anschließend wird der Phosphor erst wenig, dann immer stärker erhitzt. Wenn der Phosphor verdampft, wird langsam mit dem Kolbenprober Luft über den Phosphor geleitet.

Soll die Reaktion mit Luft beendet werden, reicht es aus, keine Luft mehr anzusaugen. Die Verbrennung erlischt wegen Luftmangels.

Beobachtung:

Der Phosphor verdampft, unter Umständen kondensiert etwas weißer Phosphor in kälteren Teilen der Reaktionsrohres. Eventuell an der offenen Seite austretende Phosphordämpfe entzünden sich in der Regel entflammen sofort an der Luft und bilden weißen Rauch.

Beim Ansaugen von Luft über den stark erhitzten Phosphor verbrennt der Phosphor mit weißer Flamme unter Bildung eines weißen Rauches, der sich in der Wasserfalle löst. Die Lösung von BTB färbt sich gelb.

Entsorgung:

Das Reaktionsrohr mit dem unverbrannten Phosphor kann wiederverwendet werden.

Die saure Lösung wird mit Kalkwasser neutralisiert. Anschließend kann sie ins Abwasser gegeben werden.

Folgerung

Deutung:

Zur Reaktion von Phosphor mit Luft muss die Zündtemperatur erreicht werden. Dabei verbrennt der Phosphor mit weiß leuchtender Flamme und weißer Rauch entsteht. Das Endprodukt der Verbrennung (ein Phosphoroxid) löst sich in Wasser und färbt BTB-Lösung gelb, ist demnach eine Säure.

Fakten:

Phosphor verbrennt mit Luft zu einem weißen Rauch (Feststoff), der in Wasser gelöst, eine Säure bildet. (Phosphorsäure)

Fragen:

Warum soll man die Lösung vor dem Entsorgen neutralisieren versetzen?

Literatur und Bearbeitung

Autor (Text):

Klaus-G. Häusler

Quelle:

Literatur:

Phosphor wikipedia.de (gefunden: 23.07.13)

Phosphor Prof. Blumes Tipp des Monats Dez. 2004 (gefunden: 23.07.13)

Phosphor aus einer Reibfläche von Streichholzschachteln Uni Paderborn http://groups.uni-paderborn.de/cc/studienarbeiten/seidel/allgem_chem/versuche/p_strh.html

Phosphor aus Knochen Uni Paderborn http://groups.uni-paderborn.de/cc/studienarbeiten/seidel/allgem_chem/versuche/p_kno.html (gefunden: 23.07.13)

Phoshorprobe nach Mitscherlich

Phosphor-Flammen