Schauversuche

[Heuteufel]

Danke, das freut mich sehr! 

[Heuteufel]

Natrium reagiert mit Schwefel :

Video: hier klicken!

Ein Natrium-Schwefel-Akkumulator enthält Schmelzen aus Natrium und Schwefel, welche durch eine Na⁺ durchlässige Feststoffelektrolytmembran aus Natrium-beta-Aluminiumoxid getrennt werden.
Die Gesamtgleichung der Entladung lautet:
2 Na + x/8 S₈  Na₂S_x
Der Akkumulator liefert eine offene Batteriespannung von etwa 2 V und verfügt über eine hohe Energiespeicherdichte und eine geringe elektrochemische Selbstentladung. Ein Nachteil ist die benötigte Betriebstemperatur von 300-350 °C, welche die Anwendungsmöglichkeiten auf industrielle Anwendungen beschränkt (Batterie-Speicherkraftwerke).

Im folgenden Versuch wird eindrucksvoll demonstriert, wie viel Energie bei der Reaktion von Natrium mit Schwefel frei wird. Die hier gewählte Durchführung ist besonders beeindruckend, aber birgt auch Gefahren.

In einem Mörser wurde eine großzügige Menge Schwefel vorgelegt. Anschließend wurde ein Stück Natrium von der Größe einer Kirsche halbiert und zum Schwefel gegeben. Das Natrium wurde mit dem Pistill etwas gegen den Schwefel gedrückt. Hierbei kann die Reaktion schon starten. Passiert dies nicht, wird etwas Wasser auf das Na gespritzt. Die Reaktion verläuft unter Knistern und heftiger Flammenerscheinung. Nach dem Abkühlen wurde der Mörser mit Wasser besprüht um Natriumreste zu deaktivieren und anschließend wurden die Natriumsulfide mit Kaliumpermanganat-Lösung oxidiert (notwendig für die sichere Entsorgung – mit Säure bildet sich Schwefelwasserstoff!).

Reaktion gegen Ende. Man erkennt kleine, brennende Natrium-Spritzer. Der Mörser ist durch die hohe Reaktionswärme gesprungen.

Natrium_Schwefel.jpg (108.62 KB . 1151x767 - angeschaut 789 Mal)

Quellen: C.Janiak, H.-J. Meyer, D. Gudat, R. Alsfasser, Riedel Moderne Anorganische Chemie, 4. Auflage, Walter de Gruyter, Berlin Boston 2012; https://de.wikipedia.org/wiki/Natrium-Schwefel-Akkumulator; Gedächtnis. 

[Phil]

Das hast Du gut gemacht, danke für den Beitrag, hätte nicht gedacht dass Na mit S so heftig reagiert.
Wichtig ist das bei solchen versuchen Kleider aus Baumwolle getragen werden um Verbrennungen zu verhindern, da Baumwolle nicht schmilzt.
Tipp. Ein Dünnes Porzellan Gefäss währe nicht gesprungen.

[Heuteufel]

Danke! 

Tipp. Ein Dünnes Porzellan Gefäss währe nicht gesprungen.

Hmm, ich weiss nicht genau, an was du da denkst, aber meine Erfahrung ist da eine andere. Bei starker lokaler Erhitzung springt alles, ausser vielleicht Quarz, und je dünner das Gefäss ist, desto schneller geht es kaputt. In der Theorie sollte sich das dünne Gefäss schneller und gleichmässiger erwärmen, und heile bleiben, aber das ist nicht, was in Realität passiert. Dieser Mörser hat sich bisher bei solchen Versuchen als erstaunlich temperaturresistent erwiesen, aber das hier war einfach zu viel des Guten. 

[Mephisto]

Ein Natrium-Schwefel-Akkumulator enthält Schmelzen aus Natrium und Schwefel, welche durch eine Na⁺ durchlässige Feststoffelektrolytmembran aus Natrium-beta-Aluminiumoxid getrennt werden.

Als die Elektromobilität in den Kinderschuhen steckte (also nicht so wie heute ) gab es Elektro-LKW mit diesen flüssigen Natrium-Schwefel-Akkumulatoren als Erprobungsfahrzeuge mit boilergroßem Akku auf der Ladefläche. Ich hielt vor langer Zeit mal einen Vortrag darüber im Grundstudium. Schöne rollende Bomben.

Hübsch, das Bild mit der Langzeitbelichtung. Nur schade um den Mörser. Meine weeeitreichende Pyroerfahrung aus Schulzeiten schließt sich Phils Meinung an. Eine dünne Schale, wie eine Abdampfschale hätte es viel wahrscheinlicher überlebt. Am eindrucksvollsten finde ich den Zusammenhang zwischen Materialdicke und lokaler Erwärmung bei diesen sehr dicken Glasaschenbechern. Die springen gerne schön in zwei Teile bei geringer lokaler Erhitzung (Teelicht).