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Das '''schlagende Quecksilberherz''' (auch: ''pulsierendes Quecksilberherz'') ist eine [[oszillierende Reaktion|oszillierende]] [[Elektrochemie|elektrochemische]] [[Redoxreaktion]] zwischen den Elementen [[Quecksilber]], [[Eisen]] und [[Chrom]] oder [[Mangan]]. Durch die Reaktion wird ein Quecksilbertropfen zum Schwingen gebracht. | Das '''schlagende Quecksilberherz''' (auch: ''pulsierendes Quecksilberherz'') ist eine [[oszillierende Reaktion|oszillierende]] [[Elektrochemie|elektrochemische]] [[Redoxreaktion]] zwischen den Elementen [[Quecksilber]], [[Eisen]] und [[Chrom]] oder [[Mangan]]. Durch die Reaktion wird ein Quecksilbertropfen zum Schwingen gebracht. Das schlagende Quecksilberherz in der heute bekannten Form wurde zuerst von [[Friedlieb Ferdinand Runge]] im Jahr 1829 beschrieben.<ref>Hartwig Möllencamp, Bolko Flintjer, Walter Jansen: ''200 Jahre „Pulsierendes Quecksilberherz“ Zur Geschichte und Theorie eines faszinierenden elektrochemischen Versuchs.'' In: ''CHEMKON.'' 1, 1994, S. 117–125, {{DOI|10.1002/ckon.19940010303}}.</ref> | ||
== Experiment == | == Experiment == | ||
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Bei der Berührung des Quecksilbers mit dem Nagel gibt das unedlere Metall Eisen Elektronen ab. Das Quecksilbertröpfchen wird negativ geladen. Durch die Abstoßung der Elektronen untereinander nimmt das Tröpfchen Kugelgestalt an. Dadurch geht der Kontakt mit dem Eisen verloren. | Bei der Berührung des Quecksilbers mit dem Nagel gibt das unedlere Metall Eisen Elektronen ab. Das Quecksilbertröpfchen wird negativ geladen. Durch die Abstoßung der Elektronen untereinander nimmt das Tröpfchen Kugelgestalt an. Dadurch geht der Kontakt mit dem Eisen verloren. | ||
:<math>\mathrm Fe \longrightarrow Fe^{2+} + 2 \ e ^-</math> | :<math>\mathrm{Fe} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + 2 \ e ^-</math> | ||
Im nächsten Schritt reduziert das geladene Quecksilbertröpfchen die in der Elektrolytlösung vorhandenen Permanganationen bzw. Dichromationen gemäß: | Im nächsten Schritt reduziert das geladene Quecksilbertröpfchen die in der Elektrolytlösung vorhandenen Permanganationen bzw. Dichromationen gemäß: | ||
:<math>\mathrm{2 \ MnO_4^- + 16 \ | :<math>\mathrm{2 \ MnO_4^- + 16 \ H_3\;\!\!O^+ + 10 \ e ^- \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{2 \ Mn^{2+} + 24 \ H_2\;\!\!O}</math><br /> | ||
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:<math>\mathrm{ Cr_2O_7^{2-} + 14 \ | :<math>\mathrm{ Cr_2O_7^{2-} + 14 \ H_3\;\!\!O^+ + 6 \ e ^- \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{2 \ Cr^{3+} + 21 \ H_2\;\!\!O}</math><br /> | ||
Durch die Reduktion des Permangats bzw. des Dichromats gibt das Quecksilbertröpfchen die Elektronen ab. Dadurch sinkt die Oberflächenspannung und das Tröpfchen kommt wieder mit dem Eisennagel in Kontakt. Dadurch beginnt das | Durch die Reduktion des Permangats bzw. des Dichromats gibt das Quecksilbertröpfchen die Elektronen ab. Dadurch sinkt die Oberflächenspannung und das Tröpfchen kommt wieder mit dem Eisennagel in Kontakt. Dadurch beginnt das Tröpfchen zu pulsieren und wirkt wie ein schlagendes Herz. | ||
Obwohl diese Reaktion durch Änderungen in der Oberflächenspannung vermittelt wird, ist es | Obwohl diese Reaktion durch Änderungen in der Oberflächenspannung vermittelt wird, ist es anderen oszillierenden Reaktionen, wie z. B. der [[Belousov-Zhabotinsky-Reaktion]], sehr ähnlich. | ||
== Literatur == | == Literatur == | ||
* [[Herbert W. Roesky|H. W. Roesky]]: ''Chemische Kabinettstücke: Spektakuläre Experimente und geistreiche Zitate'', 331 Seiten, Verlag Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, ISBN 3527294260, ISBN 978-3527294268. | * [[Herbert W. Roesky|H. W. Roesky]]: ''Chemische Kabinettstücke: Spektakuläre Experimente und geistreiche Zitate'', 331 Seiten, Verlag Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, ISBN 3527294260, ISBN 978-3527294268. | ||
== Weblinks == | |||
* {{YouTube|id=m6631u7d4E0|title=Schlagendes Quecksilberherz|zugriff=08.02.2019}} | |||
*[https://www.youtube.com/watch?v=N2K1Orz9Plo ''Weiteres Video zum schlagenden Quecksilberherz mit freundlicher Genehmigung vom YouTube-Nutzer xofunkox-scientific experiments''] auf YouTube, abgerufen am 10. Februar 2019 | |||
== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
Das schlagende Quecksilberherz (auch: pulsierendes Quecksilberherz) ist eine oszillierende elektrochemische Redoxreaktion zwischen den Elementen Quecksilber, Eisen und Chrom oder Mangan. Durch die Reaktion wird ein Quecksilbertropfen zum Schwingen gebracht. Das schlagende Quecksilberherz in der heute bekannten Form wurde zuerst von Friedlieb Ferdinand Runge im Jahr 1829 beschrieben.[1]
Für das Experiment wird ein Tropfen Quecksilber in ein Uhrglas gegeben und mit einem Elektrolyten wie Schwefelsäure, das ein Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid, Kaliumpermanganat oder Kaliumdichromat enthält, überschichtet. Durch die Berührung des Quecksilbertropfens von der Seite mit der Spitze eines eisernen Nagels beginnt dieser zu pulsieren.
Bei der Berührung des Quecksilbers mit dem Nagel gibt das unedlere Metall Eisen Elektronen ab. Das Quecksilbertröpfchen wird negativ geladen. Durch die Abstoßung der Elektronen untereinander nimmt das Tröpfchen Kugelgestalt an. Dadurch geht der Kontakt mit dem Eisen verloren.
Im nächsten Schritt reduziert das geladene Quecksilbertröpfchen die in der Elektrolytlösung vorhandenen Permanganationen bzw. Dichromationen gemäß:
oder
Durch die Reduktion des Permangats bzw. des Dichromats gibt das Quecksilbertröpfchen die Elektronen ab. Dadurch sinkt die Oberflächenspannung und das Tröpfchen kommt wieder mit dem Eisennagel in Kontakt. Dadurch beginnt das Tröpfchen zu pulsieren und wirkt wie ein schlagendes Herz.
Obwohl diese Reaktion durch Änderungen in der Oberflächenspannung vermittelt wird, ist es anderen oszillierenden Reaktionen, wie z. B. der Belousov-Zhabotinsky-Reaktion, sehr ähnlich.