47. Hová lesz a gáz a lufiból?

Ammóniagázzal töltött léggömbből kidiffundál a gáz és meglúgosítja a vizet.

Anyagok: ammónium-klorid, kalcium-oxid, indikátorpapír, víz, fenolftalein-oldat.

Eszközök: kémcső, kémcsőfogó, kb. 15-20 cm-es kristályosító csésze, szűk szájú 100 cm³-es gömblombik, Bunsen-égő vagy borszeszégő, porcelánmozsár, vegyszereskanál, léggömb, spárga.

A kísérlet végrehajtása: a) Porcelánmozsárban porítsunk el és keverjünk össze ammónium-kloridot és kalcium-oxidot kb. 2:1 arányban. Vegyszereskanálnyi keveréket töltsünk egy kémcsőbe. A kémcső nyílásához erősítsünk egy darab megnedvesített indikátorpapírt. Melegítsük óvatosan a kémcsövet és figyeljük meg az indikátor színének megváltozását. Nagyon óvatosan (távolról és legyezve!) meg is szagolhatjuk a fejlődött ammóniagázt. b) Tegyünk gömblombikba 2-3 vegyszereskanálnyit az ammónium-klorid és kalcium-oxid porkeverékből. Húzzuk a lufi száját a lombikra. Óvatosan melegítsük a lombikot. A fejlődő ammóniagáz felfújja a lufit. A megtöltött lufi átmérője kb. 15-20 cm legyen. Kötözzük le jól a lufi nyílását. Töltsünk vizet a kristályosító csészébe, és csepegtessünk bele fenolftalein indikátort. Szorítsuk a vízbe néhány percre az ammóniagázzal megtöltött léggömböt. Figyeljük meg a víz színét a lufi környezetében.

Tapasztalat: a) Az indikátor színe a lúgosnak megfelelő lesz. Érezhető az ammónia szúrós szaga. b) Néhány perc alatt a léggömb környezetében a víz ciklámen lila lesz.

Magyarázat: a) A porkeverék hevítése során az ammónium-kloridból gáz-halmazállapotú ammónia és kalcium-klorid keletkezik: 2 NH₄Cl + CaO = 2 NH₃ + CaCl₂ + H₂O. Ez azért történik meg, mert az erősebb bázis, a kalcium-hidroxid (ill. bázisanhidridje, a kalcium-oxid) fel tudja szabadítani az ammóniát a gyengébb bázis sójából (az ammónium-kloridból). b) A kis moláris tömegű ammóniagáz (M = 17 g/mol) könnyen (viszonylag nagy sebességgel) át tud diffundálni a vékony gumimembránon. Az ammóniagáz oldódik a vízben lúgos kémhatást okozva: NH₃(g) + H₂O = NH₄⁺(aq) + OH^-(aq). Az ammónium-klorid mindennapi neve szalmiáksó, a kalcium-oxid az égetett mész. A kalcium-oxid legyen minél frissebb, mert állás közben karbonátosodik. Célszerű a lufit előzetesen egyszer levegővel jól felfújni, hogy az esetleges merevségét csökkentsük. Javasoljuk, hogy a nagyobb mennyiségű ammóniafejlesztést a tanulók csoportokban végezzék. A léggömb egyébként más gázokat is átereszt, a felfújt lufik lassan lapossá válnak. Ezzel a módszerrel nagyobb mennyiségben is előállíthatunk ammóniagázt más kísérletek számára (diffúzió, szökőkútkísérlet stb.).

Biztonsági tudnivalók és hulladékkezelés: Az ammóniagáz ingerlő, szúrós szagú. Ne hajoljunk a lombik fölé a hevítés során. A kalcium-oxid maró hatású. A gázfejlesztés után merítsük a kémcsövet, ill. a lombikot egy nagy vödör vízbe.