Przedstawione doświadczenie pod nazwą „Chemiczne świetliki” to proces katalitycznego utleniania amoniaku. Katalizatorami tego procesu są metale, takie jak platyna czy miedź, jak również tlenki metali przejściowych. Wykorzystanie tlenku chromu(III) sprawia, że doświadczenie to jest bardzo spektakularne.

Kolbę stożkową należy wypełnić niewielką ilością stężonego roztworu amoniaku. Do przeprowadzenia reakcji wystarcza tlen zawarty w powietrzu, jednak bardziej widowiskowy efekt uzyskuje się, jeżeli zwiększymy stężenie tlenu w kolbie. W naszym doświadczeniu tlen otrzymaliśmy w wyniku katalitycznego rozkładu 10% roztworu nadtlenku wodoru (Podobnie jak w doświadczeniu #7: Otrzymywanie piany). Do mieszaniny amoniaku i tlenu należy dodawać małymi porcjami rozgrzany katalizator – tlenek chromu(III). Można wykorzystać tlenek otrzymany w wyniku termicznego rozkładu chromianu(VI) amonu czyli w tzw. „Wulkanie chemicznym” – doświadczenie #14.

Mechanizm katalitycznego utleniania amoniaku nie jest do końca znany. Większa część amoniaku utleniana jest do azotu, czemu towarzyszy emisja żółto-pomarańczowego światła. Reakcja zachodzi zgodnie z równaniem (Handforth i Tilley, 1934; Volkovich i Griffiths, 2000):

4NH₃ + 2O₂ → 2N₂ + 6H₂O

Amoniak może być również utleniany do tlenku azotu(II), który następnie w reakcji z amoniakiem może prowadzić do powstania azotanu(V) amonu:

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

4NO + 4NH₃ + 3O₂ + 2H₂O → 4NH₄NO₃

Wydajność tego procesu jest jednak niska. Reakcja pomiędzy NH₃ i NO może również prowadzić do powstania N₂, N₂O i H₂O (Volkovich i Griffiths, 2000).

Dziękujemy Pani Klaudii Ciurze z Naukowego Koła Chemików UJ za pomoc w przygotowaniu i wykonaniu doświadczenia

Uwaga! Doświadczenie należy wykonywać pod sprawnie działającym wyciągiem! Nie należy przygotowywać mieszaniny o zbyt dużym stężeniu tlenu, ponieważ proces może zajść wybuchowo. Rozgrzany tlenek chromu(III) należy dodawać małymi porcjami.

Substancje niebezpieczne:

• Amoniak r-r 25%
• Perhydrol

Literatura:

Handforth, S. i Tilley, J. (1934). Catalysts for Oxidation of Ammonia to Oxides of Nitrogen. Jouranl of Chemical Education, 26(12), strony 1287–1292. doi:10.1021/ie50300a016

Volkovich , V. A. i Griffiths, T. R. (2000). Catalytic oxidation of ammonia: A sparkling experiment. Journal of Chemical Education(77 (2)), str. 177. doi:10.1021/ed077p177