Versuch 14 : Sublimation von Iod
Schmelzen und Erstarren, Verdampfen und Kondensieren : diese Vorgänge hat jeder schon oft gesehen. Sublimation und Resublimation kennt man nicht aus dem Alltag. Der Versuch zeigt die beiden Phasenübergänge.
Zeitbedarf
Variante 1 : 10 Minuten
Variante 2 : 30 - 60 Minuten
Gefahrenklassen nach GHS
Iod : akut wassergefährdend, Kategorie 1, Akute Toxizität, Kategorie 4
Iod kann sehr leicht über die Haut aufgenommen werden. Es sind Schutzhandschuhe zu benutzen.
Zur Variante 2
Über die Eigenheiten der Sublimation von Iod
Durchführung Variante 1
In einer Porzellanschale werden mit sehr kleiner Bunsenbrennerflamme (am besten benutzt man nur die Sparflamme) einige Kristalle Iod vorsichtig erwärmt. Nach 1 – 2 Minuten steigen violette Ioddämpfe auf, die sich an den kühleren Stellen der Schale auch gleich wieder als Iodkristalle niederschlagen. Erwärmt man zu stark, schmilzt das Iod.
Iod hat einen MAK–Wert von 1 mg/m3. Variante 1 sollte im Abzug durchgeführt werden.
Bild 1
Vor dem Versuch – Iodkristalle in
der Porzellanschale.
Bild 2
Langsam beginnt das Iod zu sublimieren.
Bild 3
Iod sublimiert nun stärker.
Bild 4
An den kühleren Stellen der
Porzellanschale resublimiert Iod.
Bild 5
Uups – zu schnell erhitzt.
Iod ist geschmolzen.
Durchführung Variante 2
Bild 6
Ein Erlenmeyerkolben
voller Ioddampf.
In einen 250–ml–Erlenmeyerkolben werden Iodkristalle gegeben. Der Erlenmeyerkolben wird mit einem Uhrglas bedeckt. Auf das Uhrglas kommt ein Eiswürfel, am besten aus dem Tiefkühlfach ( –18° C ).
Der Erlenmeyerkolben wird mit sehr kleiner Bunsenbrennerflamme langsam erwärmt. Iod beginnt zu sublimieren, und der entstehende Ioddampf füllt bald den gesamten Kolben aus. Ein wenig Iod resublimiert an den Wänden des Kolbens, das meiste aber langsam am Uhrglas. Dort bilden sich schöne nadel– oder blattförmige Kristalle, die nach einer halben Stunde fast einen Zentimeter lang werden können.
Bild 7
Vor dem Versuch – nur ein
Eiswürfel auf dem Uhrglas.
Bild 8
Langsam wächst dem
Uhrglas ein Bart.
Bild 9
Nach dem Versuch – das Uhrglas
wurde abgenommen.
Bild 10
Der Bart besteht aus blättchenartigen
Iodkristallen von mehreren
Millimetern
Länge.
Über die Eigenheiten der Sublimation von Iod
Eigentlich dürfte Iod bei Normaldruck gar nicht sublimieren. Der Tripelpunkt liegt bei einem Druck von etwa 12.600 Pa ( = 0,126 bar ) und einer Temperatur von 114 °C. Ein Blick ins Phasendiagramm zeigt, dass ein Stoff nur unterhalb dieser Druck– und Temperaturwerte sublimieren kann.
Warum sublimiert Iod trotzdem bei den beiden Versuchen ? Jeder Stoff hat (oberhalb des absoluten Nullpunktes) einen Dampfdruck. So beträgt zum Beispiel der Dampfdruck von Iod bei 100 °C etwa 6000 Pa ( = 0,06 bar ). Dies reicht für eine wahrnehmbare Sublimation aus – vor allem bei dem intensiv gefärbten Ioddampf.
Am Geschick des Experimentators liegt es, die Tripelpunkttemperatur von 114 °C nicht zu überschreiten (denn sonst schmilzt das Iod), aber auch möglichst wenig zu unterschreiten (denn sonst sublimiert allzu wenig). Wer will, kann es mit einem Wasserbad (oder gar einem thermostatisiertem Ölbad) versuchen – mir ist das zu aufwendig.
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