Freizeitchemiker: Ammoniumnitrat-Kühlbox

Dies ist die letzte Folge der Freizeitchemiker-Reihe. Die Interessen unserer Kinder haben sich anderen Dingen zugewandt, und unser improvisiertes Labor bleibt im Schrank eingeschlossen, bis wir irgendwann wieder einmal darauf zurückkommen. (Das ganze Gebiet der organischen Chemie haben wir ja noch kaum erforscht.)

Hier also unser vorläufig letztes Experiment: Die Ammoniumnitrat-Kühlbox. Für uns besonders interessant, weil wir keinen Kühlschrank haben…

Ammoniumnitrat (NH4NO3) konnten wir als Kunstdünger kaufen. Diese Substanz hat die interessante Eigenschaft, dass sie beim Auflösen in Wasser stark abkühlt – es können Temperaturen bis zu 15 Grad unter Null erreicht werden. So bauten wir eine „Kühlbox“ aus zwei verschieden grossen Konservendosen.

In die grössere Dose gaben wir Ammoniumnitrat und Wasser zu gleichen Teilen, sodass die Dose etwa zur Hälfte gefüllt war, und rührten stark um. Dann stellten wir die kleinere Dose mit etwas Wasser hinein. Das ganze wurde gut zugedeckt und mit Tüchern und einer Jacke eingewickelt – damit die Kälte nicht ausläuft.

Nach zwei bis drei Stunden öffneten wir unsere Kühlbox wieder. Tatsächlich hatte sich in der kleineren Dose Eis gebildet!

Konservendosen zu gebrauchen war übrigens keine gute Idee: wenn man das Ammoniumnitrat längere Zeit darin lässt, rosten sie.

Die nächste Entwicklung war dann eine „Eismaschine“. Dafür verwendeten wir zwei Plastikeimer, die rosten nicht. In einem 4-Liter-Eimer konnten wir tatsächlich mit derselben Methode etwa einen halben Liter Speiseeis herstellen. Wir mussten aber darauf achten, dass wir das Ammoniumnitrat anfangs in möglichst kaltem Wasser auflösten.

Wenn man die Kühlbox wiederverwenden will, muss man natürlich von der Lösung das Wasser wieder verdunsten. Das konnten wir mit Hilfe der Sonnenenergie ohne zusätzliche Kosten bewerkstelligen (wie im Teil 6 am Ende beschrieben), wenn man vom Zeitaufwand absieht. Beim ersten Versuch mit einer kleinen Menge verdunsteten wir das Wasser mit Aufkochen. Dabei begingen wir den Fehler, dass wir zu lange kochten. Die Lösung war immer noch flüssig, hatte aber fast kein Wasser mehr. Beim Abkühlen wurde sie steinhart und konnte nur mit grössten Schwierigkeiten wieder aufgelöst werden. So lernten wir, dass man nicht alles Wasser verdunsten sollte, sondern nur so viel, dass eine weiche, körnige Masse entsteht. Ammoniumnitrat hat nämlich noch eine weitere interessante Eigenschaft: In heissem Zustand kann eine grosse Menge Ammoniumnitrat in einer minimalen Menge Wasser aufgelöst werden (870g Ammoniumnitrat in 100g Wasser), aber beim Abkühlen nimmt die Löslichkeit rapide ab.

Mit diesem Experiment haben wir also gelernt, wie man mit Hilfe von Sonnenenergie und einfachsten Hilfsmitteln Eis herstellen kann.

Beim Auskristallisieren von Ammoniumnitrat entstehen übrigens interessante Strömungen in der Lösung, die offenbar mit der erwähnten Löslichkeits-Eigenschaft dieser Substanz zusammenhängen. Hier ein kurzer Filmausschnitt davon.

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