Gli esplosivi a contatto sono raramente incontrati in classe, a causa della loro natura instabile e del pericolo di detonazione associato. Tuttavia, usando il seguente metodo, una piccola quantità di cristalli secchi di NI3(s) può essere usata per produrre un impressionante ‘crack’ e una bella nuvola di vapore di iodio viola mescolato con gas di azoto. Le quantità devono essere tenute piccole in modo che la dimostrazione sia sicura. Non siate tentati di deviare dal metodo.
Fonte: Adrian Guy
Sinistra: cristalli asciutti di NI3; destra: a contatto con una piuma
Kit
- bicchiere da 50 ml, matracci conici da 100 ml
- imbuto filtrante e carta da filtro
- bacchetta di vetro
- pestello e mortaio
- 0.48 g di cristalli di iodio
- 0.880 M soluzione concentrata di ammoniaca
- 100 ml di soluzione 5 M NaOH
- stuoia resistente al calore; metro
Procedura
Lavorando in una cappa aspirante, indossando uno schermo facciale e guanti in nitrile, utilizzare un pestello e mortaio per macinare 0,5 g di cristalli di iodio in una polvere fine e trasferire in un piccolo becher. Alla polvere di iodio aggiungere circa 4 ml di soluzione concentrata di ammoniaca e mescolare brevemente con una bacchetta di vetro. Lasciare riposare la miscela per circa cinque minuti per completare la reazione.
Per estrarre l’esplosivo solido, agitare la miscela per sospendere il solido nella soluzione di ammoniaca e poi versare su una carta da filtro tenuta sopra un pallone conico. Mentre il becher è rovesciato sulla carta da filtro, usa una pipetta di plastica per spruzzare la soluzione concentrata di ammoniaca per lavare qualsiasi residuo di NI3 sulla carta da filtro.
Spegnere la cappa per evitare movimenti d’aria. Rimuovere la carta da filtro bagnata contenente gli NI3, aprirla e metterla su un tappetino resistente al calore in modo che sia piatta. Lasciare asciugare nella cappa prendendo le dovute precauzioni per evitare che studenti o altro personale si avvicinino all’esperimento – mettere sgabelli o simili di fronte alla cappa.
Per distruggere qualsiasi residuo di esplosivo sulla bacchetta di vetro o nel becher, aggiungere una soluzione di NaOH 5 M (attenzione: corrosiva) e lasciare finché non è visibile alcun solido nero. Una volta che la carta da filtro è asciutta, è possibile far esplodere i cristalli facendo il solletico con una piuma attaccata ad un metro. L’umidità e la temperatura ambiente possono prolungare il processo di asciugatura e ridurre la sensibilità all’urto dell’esplosivo e quindi potrebbe essere necessario un “colpo” maggiore per farlo esplodere.
Indossando una visiera e tenendo un metro a distanza di braccia, colpisci il NI3 per produrre l’esplosione e poi accendi la cappa per rimuovere la nuvola di vapore di iodio. Batti il regolo contro un muro per far esplodere qualsiasi residuo di NI3 che aderisce. Metti i resti di carta da filtro nella soluzione di NaOH 5 M, risciacqua fino a quando non diventa incolore e mettilo nei rifiuti.
Nota: la fotografia (a destra) mostra sei campioni da 0,5 g impilati che esplodono, ma queste quantità superano di gran lunga ciò che è permesso senza un certificato di polizia e non sono raccomandate per una dimostrazione in classe, a causa del grande volume di vapore di iodio prodotto.
Consigli speciali
La maggior parte delle macchie di iodio possono essere rimosse usando una soluzione di tiosolfato di sodio 1 M. Condizioni fredde e umide aumenteranno significativamente il tempo di asciugatura. Se il campione era ancora umido quando è stato colpito, spazzolare l’area circostante farà esplodere e quindi rimuoverà qualsiasi cristallo vagante/disperso.
Obiettivi didattici
Il triioduro di azoto si decompone secondo la seguente equazione:
2NI3(s) → N2(g) + 3I2(g)
Questa reazione fornisce un’eccellente opportunità agli studenti post-16 di considerare i cambiamenti di entropia durante la reazione. Il cambiamento da due moli di cristalli solidi ordinati in quattro moli di gas è coerente con il grande sistema ΔSθs, e questo può essere facilmente visualizzato durante la reazione, così come la natura esotermica della reazione e quindi il cambiamento di entropia positiva dell’ambiente circostante (ΔSθsurroundings = -ΔH/T ). Quindi il cambiamento di entropia totale (ΔSθtotale = ΔSθsistema + ΔSθsurroundings) sarà grande e positivo, indicando un cambiamento spontaneo che andrà a finire.
Sicurezza
- Non tentare mai di conservare NI3 o di confinarlo in alcun modo, e non essere tentato di aumentare la scala o deviare dalla procedura.
- Tutte le parti della preparazione devono essere fatte in una cappa aspirante e devi indossare uno schermo facciale e guanti.
- La soluzione concentrata di ammoniaca è corrosiva e lo iodio è dannoso; entrambi possono bruciare la pelle. L’ammoniaca è tossica per inalazione e, come i vapori di iodio, irritante per il sistema respiratorio e gli occhi, e la soluzione 5 M NaOH è corrosiva. Smaltire tutti i prodotti in un lavandino della cappa con abbondante acqua.
- Se si lascia NI3 ad asciugare durante la notte assicurarsi che i cartelli siano posti sulla porta dell’aula chiusa a chiave per impedire l’ingresso ad altri. La cappa può essere fuori uso per altri scopi per qualche tempo. Gli studenti e il personale devono essere avvertiti di questo.
- Protezioni per le orecchie sono necessarie per il dimostratore, e gli studenti devono coprirsi le orecchie e indossare occhiali di sicurezza.
- NI3 è oggetto di una valutazione dei rischi CLEAPSS, vedi la parte protetta da password del sito web CLEAPSS (SRA15).
- Quantità di iodio maggiori di 0,48 g richiedono un certificato di polizia. Non tentare di impilare campioni di iodio.