Einführung in die Grundlagen der Chemie und Aufbau der ... · PDF filesowie eine Reihe...

I n s t i t u t f ü r

A n o r g a n i s c h e C h e m i e / M a t e r i a l c h e m i e

F a c h d i d a k t i k

C h e m i e

Chemische Schulversuche aus Allgemeiner und Anorganischer Chemie

1

1. Woche

Einführung in die Grundlagen der Chemie und Aufbau der Materie

Teil I

Inhaltsverzeichnis Seite

1.1. Unterschiede zwischen physikalischen Vorgängen und 2

chemischen Reaktionen

1.2. Stoffeigenschaften 4

1.3. Die Masse von Gasen 6

1.4. Beziehung Struktur/Eigenschaften 8

1.5. Einteilung der Stoffe – Gemische 10

1.6. Ölbrand und Feuerball 12

1.7. Trennmethoden 16




C h e m i e


2

1.1. Unterschiede zwischen physikalischen Vorgängen

und chemischen Reaktionen

Theorie

Die Chemie beschäftigt sich mit den Stoffen und ihren Eigenschaften sowie mit den

Umwandlungen der Stoffe (chemische Reaktionen). Eine chemische Reaktion ist eine

bleibende stoffliche Veränderung, es entstehen neue Stoffe mit neuen Eigenschaften. Zum

Einstieg in die Chemie soll den Schülern ein Gefühl dafür vermittelt werden, wo wir es mit

physikalischen Vorgängen und wo mit chemischen Reaktionen zu tun haben.

Didaktische Hinweise

Neben den angeführten klassischen Versuchen können eine Reihe weiterer praktischer

Beispiele aus der Alltagserfahrung der Schüler angesprochen werden (z.B. Patina auf

Kupferdächern, Verbrennen von Papier, Erdgas usw., Elektrolyse von Wasser, Sieden von

Wasser,...).

Für die verwendeten Stoffe sollten jeweils auch praktische Anwendungen angegeben werden.

MgO-Pulver verwenden Turner, um die Rutschfestigkeit ihrer Hände zu verbessern, Sn wird

z.B. in Form von „Lötzinn“ (= Legierung aus Zinn und Blei) verwendet, Mg früher in

Blitzlichtern, heute in Form von Legierungen im Flugzeugbau.

Beim Verbrennen von Holz, Papier usw. ist darauf hinzuweisen, dass bei einer chemischen

Reaktion auch gasförmige Reaktionsprodukte entstehen können (Kohlendioxid,

Wasserdampf, usw.).

Geräte

Teclubrenner

Reagenzglas

Tiegelzange

Chemikalien

Magnesiastäbchen

Platindraht

Zinn-Granalien oder -Stücke

Magnesiumband

Holzspan

Blatt Papier

Versuchsablauf

Ein Magnesiastäbchen wird in die Flamme des Teclubrenners gehalten und beobachtet, was

passiert. Statt des Magnesiastäbchens kann auch ein Stück Platindraht verwendet werden.




C h e m i e


3

Einige Zinn-Granalien (Schmelzpunkt: 232°C) werden in ein Reagenzglas gegeben und mit

dem Brenner erhitzt. Das Schmelzen des Metalls wird beobachtet.

Ein Stück Magnesiumband wird mit einer Tiegelzange in die Flamme des Teclubrenners

gehalten. Das Magnesium verbrennt unter greller Lichterscheinung (ACHTUNG! Nicht direkt

ins grelle Licht schauen!), es entsteht Magnesiumoxid als weißes Pulver.

Ein Holzspan wird an der Brennerflamme entzündet. Statt des Holzspans kann auch ein Stück

Papier verwendet werden.

Verbrennung von Magnesium

Entsorgung

Magnesium – Getrennt von anderen Gefahrenstoffen in eigenem Behälter entsorgen

Sicherheitshinweise

Magnesium




C h e m i e


4

1.2. Stoffeigenschaften

Theorie

Es sollen ausgewählte physikalische und chemische Eigenschaften von Stoffen experimentell

untersucht werden. Zu den physikalischen Eigenschaften zählen u.a. Dichte, Siedepunkt,

Schmelzpunkt, Magnetisierbarkeit, Farbe, Härte, Elastizität, elektrische Leitfähigkeit und

Wärmeleitfähigkeit. Chemische Eigenschaften sind z.B. Brennbarkeit, Geruch, Geschmack,

Reaktivität und Toxizität. Die Löslichkeit nimmt eine Zwischenstellung ein, man könnte sie

als physikalisch-chemische Eigenschaft bezeichnen.

Ferromagnetismus zeigen neben Eisen auch noch Nickel, Cobalt, Gadolinium, Dysprosium

sowie eine Reihe von Legierungen aus Kupfer, Aluminium und Mangan (Heusler-

Legierungen).


Das Lernen wird erleichtert, wenn im Unterricht alle Sinne angesprochen werden. Die Schüler

sollen also insbesondere die Möglichkeit erhalten, Dinge anzugreifen oder zu riechen.

Reizende Stoffe (z.B. NH3, SO2) dürfen nur in kleinsten Mengen eingeatmet werden (mit der

Hand ein wenig zufächeln), kein Schüler darf natürlich dazu gezwungen werden. Absolut

verboten im chemischen Labor und damit auch im Chemieunterricht ist das Kosten von

Stoffen!

Geräte

Waage

Messzylinder

5 Cent-Stücke

Stabmagnet

Bleistiftspitzer

Reagenzglas

Uhrglas

Chemikalien

Wasser

Aceton

Versuchsablauf

Es soll die Dichte von 5 Cent-Münzen experimentell bestimmt werden. Dazu müssen Masse

und Volumen ermittelt werden ( = m / V). Es ist günstig, 20 Stück 5-Cent-Münzen zu

verwenden. Diese wiegen etwa 78 g und verdrängen 10 cm³ Wasser (Messzylinder!). Aus der

erhaltenen Dichte von 7,8 g/cm³ kann man schließen, dass die Münzen (entgegen der

Erwartung vieler Schüler) nicht aus reinem Kupfer bestehen können ( = 8,9 g/cm³), die




C h e m i e


5

Dichte würde aber gut zu Eisen ( = 7,87 g/cm³) passen. Tatsächlich bestehen die 1-, 2- und

5-Cent-Münzen aus einem Eisenkern mit einer wenige µm dicken Kupferschicht. Diese

Münzen werden im Gegensatz zu reinem Kupfer von einem Permanentmagneten

angezogen. Auch 1- und 2-Euro Münzen sind wegen des hohen Ni-Gehaltes magnetisierbar.

Eine weitere Dichtebestimmung kann mit einem Bleistiftspitzer durchgeführt werden (Klinge

vorher entfernen). Dieser ist nicht aus Aluminium ( = 2,7 g/cm³), sondern aus einer

magnesiumreichen Mg-Al-Legierung ((Mg) = 1,7 g/cm³).

Geruch und Brennbarkeit können am Beispiel von Aceton gezeigt werden. Das Aceton

kann in einem Uhrglas entzündet werden oder in geringen Mengen an die Tafel gesprüht und

dort entzündet werden.

Entsorgung

Aceton – Gefäß für flüssige organische Abfälle halogenfrei

Sicherheitshinweise

Aceton




C h e m i e


6

1.3. Die Masse von Gasen

Theorie

Der gasförmige Zustand ist der dem Verständnis am schwersten zugängliche. Luft, ein

Gasgemisch, das uns ständig umgibt, wird meist mit „nichts“, mit leerem Raum,

gleichgesetzt. Ein weit verbreitetes Fehlkonzept ist daher, dass Gas keine Masse hat, also

nichts wiegt.


Die Vorgänge des Evakuierens eines Kolbens, des Befüllens mit Luft und der Wägung des

Kolbeninhaltes machen sehr deutlich, dass Gas nur ein bestimmter Zustand von Materie ist,

die wie gewohnt Masse, Volumen und somit Dichte aufweist.

Geräte

1 L Rundkolben mit Hahn

Waage

Stativmaterial

Vakuumpumpe

Versuchsablauf

Die Masse des Rundkolbens mit offenem Hahn wird auf einer Waage bestimmt.

Anschließend wird der Rundkolben mittels Vakuumpumpe entleert, der Hahn verschlossen

und erneut gewogen. Beim Öffnen des Hahnes kann nun wieder eine Massenzunahme

beobachtet werden.

Anstelle von Luft können auch andere Gase, wie z.B. Kohlendioxid oder Methan (Erdgas)

gewogen werden. Zum Befüllen des Kolbens aus Gasflaschen eignet sich am besten ein

Dreiweghahn.

Hat man entsprechende Druckgasflaschen zur Verfügung, kann man je einen Luftballon mit

Wasserstoffgas und Kohlendioxid befüllen und das unterschiedliche Verhalten der beiden

Ballons beobachten.




C h e m i e


7

Versuchsaufbau




C h e m i e


8

1.4. Beziehung Struktur/Eigenschaften

Theorie und didaktische Hinweise

Hier soll verdeutlicht werden, dass strukturelle Eigenschaften auf Ebene der Teilchen (Atome,

Moleküle), z.B. Molekülmasse und Elektronegativität, unmittelbare Auswirkungen auf die

makroskopischen Eigenschaften von Stoffen, z.B. den Siedepunkt, haben. Es soll also die

„Mikrowelt“ mit der „Makrowelt“ verknüpft werden.

Als (grobes) Kriterium dafür, ob in einer Verbindung Ionenbindung oder Atombindung

(kovalente Bindung, Elektronenpaarbindung) auftritt, kann die Elektronegativitätsdifferenz

herangezogen werden. Es gilt:

1,5: Ionenbindung

1,5: kovalente Bindung

Für 0,5 liegt eine polare kovalente Bindung vor, darunter eine unpolare.

Der Siedepunkt eines Stoffes ist nun in erster Näherung von der Molekülmasse und der

Polarität der Verbindung abhängig. Hierzu einige Beispiele:

1) SO2 und SO3 haben gleiche Polarität (polare, kovalente Bindung), es sollten

also Molmasse und Siedepunkt in Beziehung gebracht werden können (Sdp.(SO2) =

–10°C, Sdp.(SO3) = +44°C).

2) H2O und NH3 haben ungefähr gleiche Molmassen (M(H2O) = 18 g/mol, M(NH3) =

17 g/mol), man kann also und den Siedepunkt miteinander vergleichen. (H2O) =

1,3; (NH3) = 0,9; das wesentlich stärker polare Wasser hat einen viel höheren

Siedepunkt als Ammoniak (Sdp.(H2O) = 100°C, Sdp.(NH3) = –33°C).

Ähnliche Überlegungen kann man auch mit Schmelzpunkten anstellen. So steigen die

Schmelzpunkte innerhalb der Gruppe der Halogene (unpolare X2-Moleküle) kontinuierlich an.

Wie aus untenstehender Abbildung ersehen werden kann, ist für die homologe Reihe von Cl2

bis At2 die Abhängigkeit von Siede- und Schmelzpunkt von der Molmasse M sogar linear.

Iod (I2-Moleküle) und Schwefel (S8-Moleküle, natürlich beide unpolar) haben etwa dieselbe

Molmasse und deshalb denselben Schmelzpunkt usw.




C h e m i e


9




C h e m i e


10

1.5. Einteilung der Stoffe - Gemische

Theorie

Gemische bestehen im Gegensatz zu Reinstoffen aus zwei oder mehreren chemisch

verschiedenen Substanzen. Diese können durch physikalische Trennmethoden (siehe Kap.

1.7.) aufgetrennt werden. Man unterscheidet homogene, einphasige Gemische und solche, die

aus mehr als einer Phase (durch Grenzflächen abgetrennte Bereiche) bestehen und daher

heterogen sind. Diese heterogenen Gemische werden als Gemenge bezeichnet. Diese

erscheinen entweder bereits makroskopisch (mit dem Auge betrachtet) inhomogen wie Sand

+ Kochsalz, Gesteine (z.B. Granit) oder mikroskopisch inhomogen wie Suspensionen

(Schlamm, Löschkalk), Emulsionen (Milch, Butter, Mayonnaise) und kolloide Lösungen (z.B.

Dispersionsfarbe). Die so genannten echten Lösungen, wo einzelne Atome, Ionen oder

Moleküle gemischt vorliegen (molekular dispers), sind homogene Gemische und bestehen

auch mikroskopisch betrachtet nur aus einer Phase. Es gibt gasförmige homogene Gemische

(z.B. Luft), flüssige (Lösungen, Flüssigkeitsgemische) und feste (Legierungen,

Mischkristalle).


Hier werden nur die Gemenge näher betrachtet, da homogene Gemische ohnehin häufig in

den anderen Kapiteln vorkommen. Ziel ist es, die Systematik und Einteilung der Stoffe

verständlich zu machen. Dabei sollte mit möglichst vielen anschaulichen Beispielen, die den

Schülern bereits bekannt sind, gearbeitet werden. Eine sinnvolle Übung dazu ist, bekannte

Stoffe in das Schema einordnen zu lassen. Zu beachten sind zweierlei Dinge: i; Die

Ambivalenz von Begriffen in Alltag und Chemie, ii; die Abgrenzungen sind zum Teil

willkürlich und es gibt Fälle, die sich nicht genau in das Schema einordnen lassen. Zudem

werden die verwendeten Begriffe nicht in allen Lehrbüchern einheitlich gebraucht.

Geräte

Reagenzgläser mit Stopfen

Bechergläser

Chemikalien

Sand fein

Kochsalz

Gestein (z.B. Granit, Schiefer, etc.)

Löschkalk (CaO + Wasser)

Dispersionsfarbe

Speiseöl

Eigelb




C h e m i e


11

Versuchsablauf

Feste Gemenge

Im Becherglas wird ein Gemisch aus Sand und Kochsalz hergestellt (siehe auch Kap. 1.4.).

Ein Gestein wird genauer betrachtet.

Suspensionen

Eine Suspension von Calciumhydroxid in Wasser (Löschkalk) wird hergestellt. Dazu

schlemmt man am besten etwas CaO in Wasser auf. Eine beginnende Auftrennung der

„milchigen“ Flüssigkeit in festes Ca(OH)2 und Wasser kann nach einigen Minuten beobachtet

werden. Im Vergleich dazu trennt sich die Dispersionsfarbe (kolloide Lösung) auch nach

langem Stehen nicht auf.

Achtung: Löschkalk ist stark alkalisch und daher ätzend!

Emulsion

Emulsionen sind feinste Verteilungen zweier nicht homogen mischbarer Flüssigkeiten. Zu

ihrer Stabilisierung dienen Emulgatoren, die auch als „Lösungsvermittler“ bezeichnet werden.

Dabei werden kleine Tröpfchen der einen Flüssigkeit von Emulgatormolekülen

eingeschlossen und so in der anderen Flüssigkeit gehalten. Sehr häufig vorkommende

Emulsionen sind Wasser/Öl-Gemische. Ist das Öl in Wasser emulgiert, spricht man von O/W-

Emulsionen (z.B. Milch), im umgekehrten Falle von W/O-Emulsionen (Mayonnaise, Butter).

Im Eigelb enthaltenes Lezithin dient bei den folgenden Versuchen als Emulgator. In zwei

Reagenzgläsern werden ca. 10 mL Wasser und 1 mL Öl gegeben. Nur in ein Reagenzglas

kommt ein Tropfen Eigelb. Beide Reagenzgläser werden nun kräftig geschüttelt. Ohne

Emulgator tritt sehr rasch wieder Entmischung ein, während mit Emulgator die Mischung

über Stunden stabil bleibt. In einem zweiten Versuch geht man ähnlich vor. Man nimmt nun

aber nur 1 mL Wasser und 10 mL Öl. Hier ist der Unterschied mit/ohne Lezithin noch

drastischer.

Entsorgung

Calciumoxid – in den Abfluss, mit Wasser nachspülen

Sicherheitshinweise

Calciumoxid




C h e m i e


12

1.6. Ölbrand und Feuerball

Theorie

Gerät eine brennbare, mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit mit geringerer Dichte als

Wasser in Brand, so darf keinesfalls mit Wasser gelöscht werden. Wasserzutritt fördert den

Brand, da die brennbare Substanz fein verteilt wird (Aufschwimmen, Spritzen, Verteilung an

kondensierenden Wassertröpfchen) und somit rascher verbrennt. Dies trifft nicht nur auf

Ölbrände, sondern auch auf Benzinbrände und Lösungsmittelbrände (z.B. Ether) zu.


Der Versuch ist sehr eindrucksvoll und zudem sicherheitsrelevant! Schon in Kinderliedern

wird Wasser als Löschmittel besungen und auch die Volksmeinung lautet nicht anders. Leider

ist Wasser kein universell einsetzbares Löschmittel. Jährlich gibt es in Österreich hunderte

Küchenbrände, die nicht selten durch Überhitzung von Speiseöl ausgelöst werden. Menschen,

die versuchten, brennendes Öl mit Wasser zu löschen, erlitten schwerste Verbrennungen mit

gelegentlich tödlichem Ausgang. Es bietet sich auch die Gelegenheit, auf alternative

Löschmittel einzugehen.

Geräte

Kleine Pfanne oder Eisenschale mit Deckel

Kochplatte

Spritzflasche und Schlauchmaterial

Tiegelzange

Reagenzgläser

Reagenzglashalter

Becherglas

Teclubrenner

Hitzebeständige Handschuhe

Schutzschild

Chemikalien

Speiseöl

Paraffin („Kerzenwachs“)

Versuchsablauf

Ölbrand

ACHTUNG! Dieser Versuch kann nur in einem verschließbaren Abzug oder im Freien

durchgeführt werden.

Zuerst bastelt man sich mit Spritzflasche und Schläuchen eine Vorrichtung, um Wasser aus

sicherer Entfernung bzw. von außerhalb des Abzuges in die Pfanne zu spritzen. Man füllt, den

Boden bedeckend, Speiseöl in die Pfanne und erhitzt auf einer elektrischen Kochplatte bei

voller Leistung. Das Öl beginnt zu rauchen und entzündet sich nach einigen Minuten von

selbst. Heizplatte sofort ausschalten. Nun wird demonstriert, dass der Brand durch Abstellen




C h e m i e


13

der Heizquelle und Abdecken (Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr) rasch zu löschen ist. Man

nimmt nach kurzer Zeit den Deckel wieder ab, um zu zeigen, dass sich das noch heiße Öl

auch ohne weiteres Erhitzen nach wenigen Sekunden wieder entzündet Nun wird gezeigt was

passiert, wenn man versucht, den Brand mit Wasser zu „löschen“. Beim kurzen Sprühen von

Wasser in das brennende Öl entsteht ein beeindruckender Feuerball, heißes Öl spritzt heraus

und das Öl brennt nachher immer noch weiter.

Ölbrände im Haushalt können durch Abdecken (Deckel, Löschdecke, etc.) und Feuerlöscher

für die Brandklasse B (z.B. Pulverlöscher, CO2-Löscher) bekämpft werden. Großflächige Öl-

und Fettbrände gehören zur Brandklasse F und verlangen professionellen Löscheinsatz.

Selbstentzündung von Speiseöl durch Erhitzen




C h e m i e


14

Spontane Wiederentzündung

"Löschversuch" mit Wasser

Feuerball

Dieser etwas unglücklich auch als „chemischer Flammenwerfer“ bezeichnete Versuch fällt

wohl in die Kategorie Schauversuche und passt thematisch zu diesem Kapitel.

ACHTUNG! Handschuhe und Visier tragen!

Man braucht bei diesem Versuch Paraffin, welches man am besten aus Überresten von Kerzen

und Teelichtern gewinnt. Nur spezielle Kerzen sind aus echtem Wachs, welches chemisch in

eine ganz andere Substanzklasse fällt und für diesen Versuch nicht geeignet ist. Man gibt ca.

2 - 3 cm hoch Paraffinstücke in ein trockenes Reagenzglas und erhitzt mit harter

Brennerflamme, bis das Paraffin schmilzt und in weiterer Folge siedet. Nach ca. 30 Sekunden




C h e m i e


15

Sieden setzt man das Reagenzglas rasch in ein mit Wasser gefülltes Becherglas. Eine bis zu

einen Meter hohe Stichflamme entweicht aus dem Reagenzglas.

Feuerball

Entsorgung

Rückstände von Speiseöl – Gefäß für flüssige organische Abfälle halogenfrei




C h e m i e


16

1.7. Trennmethoden

Theorie

Das Auftrennen von Gemengen und Gemischen verschiedener Reinstoffe ist ein

Standardvorgang bei unzähligen Prozessen in Natur und Technik. Grundlage jeder Trennung

sind Unterschiede bei den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Komponenten. Die

Anzahl der Methoden ist groß - mit Dekantieren, Filtrieren, Zentrifugieren, Absorbieren,

Adsorbieren, Extrahieren und Destillieren seien nur einige recht bekannte Beispiele genannt.


Jeder kennt aus seinem Alltag Trennmethoden, ist sich aber des Zusammenhanges mit diesem

Kapitel des Chemieunterrichts nicht bewusst. Als Einstieg sollte man daher zumindest in der

Unterstufe nicht zögern, mit recht einfachen Versuchen wie z.B. der Auftrennung von

Sand/Kochsalz-Gemengen zu beginnen. Dieses Unterrichtsthema eignet sich bestens zum

Einsatz von Schülerexperimenten und sollte auch weitgehend auf diese Weise behandelt

werden. Dabei eröffnen sich der Lehrkraft mannigfaltige Möglichkeiten und es muss betont

werden, dass hier nur einige Beispiele angeführt sind.

Geräte

Reagenzgläser

Bechergläser

Trichter

Rundfilter

Reagenzglasgestell

Destillationsapparatur mit Thermometer

Kristallisierschalen

Teclubrenner

Reibschale mit Pistill

Laufmitteltrog

Kieselgel-DC-Platten

Chemikalien

Sand fein

Kochsalz

Himbeersaft

Aktivkohle

Rotwein

Filzstifte (verschiedene Farben, vorwiegend schwarz und braun)

grüne Blätter (evt. Spinat)

Quarzsand grob

Aceton

Petrolether

2-Propanol




C h e m i e


17

Versuchsablauf

Filtration – Abdampfen

Im Becherglas wird ein Gemenge aus Sand und Kochsalz in Wasser aufgenommen und gut

vermengt. Die Suspension wird filtriert. Aus dem Filtrat wird Wasser solange abgedampft, bis

wieder Salz im Reagenzglas zurückbleibt. Alternativ kann auch ein Löffel zum Eindampfen

verwendet werden. Eine Variante dieses Versuches mit Praxisbezug ist die Gewinnung von

Kochsalz aus Salzstein (z.B. als Lecksteine für Land- und Forstwirtschaft erhältlich). Dabei

wird der Salzstein zerkleinert und dann genau so vorgegangen wie bei Sand/Kochsalz.

Zentrifugieren

Eine Suspension von Calciumhydroxid in Wasser wird zentrifugiert. Dazu schlemmt man am

besten etwas CaO in Wasser auf. Eine vollständige Auftrennung der „milchigen“ Flüssigkeit

in festes Ca(OH)2 und Wasser kann beobachtet werden. Die Auftrennung erfolgt durch

unterschiedliche Dichte der Reinstoffe im Gemenge. Auch Emulsionen können auf diese

Weise getrennt werden, z.B. Milch (Butterherstellung) oder Blut (Trennung von Serum und

Plasma). Ein Alltagsbezug ist durch die Verwendung von „Zentrifugen“ im Haushalt

(Waschmaschine, Kaltentsafter, Salatschleuder) gegeben, wobei hier aber die Auftrennung

über ein Sieb erfolgt und nicht durch die unterschiedliche Dichte.

Adsorption

In einem Becherglas wird etwas Himbeersaftkonzentrat mit Wasser 1:1 verdünnt und ein

Esslöffel Aktivkohlepulver gut eingerührt. Die Suspension wird filtriert. Achtung: Nicht alle

erhältlichen Aktivkohleprodukte erwiesen sich als geeignet. Die Körnung sollte nicht zu fein

aber keinesfalls zu grob sein. Natürlich ist die Kohle nur dann „aktiv“, wenn sie nicht zu

lange offen gelagert wurde. Gesättigte Kohle lässt sich durch Ausheizen unter dynamischem

Vakuum reaktivieren.

Ein weiterer Versuch beschäftigt sich mit dem so genannten „Superabsorber“ in

Babywindeln. Es handelt sich dabei um ein Polymer, das sehr viel Wasser ad- und

absorbieren kann. Eine geeignete Babywindel mit körnigem Adsorberpolymer (z.B. Pampers

Active Fit) wird aufgerissen und in einen Plastiksack gesteckt. Dieser wird nun kräftig

geschüttelt, so dass das Polymer aus der Windel fällt. Das Polymer kommt dann in ein 400

mL Becherglas und wird mit 200 – 300 mL Wasser übergossen. Es entsteht eine feste Masse

– das Becherglas kann auf den Kopf gestellt werden, ohne dass Wasser ausfließt.

Chromatographie

Versuch A: In einem Rundfilter wird in der Mitte ein Loch gestochen, durch das man einen

Docht aus eingerolltem Filterpapier steckt. Im Abstand von etwa 2 cm rund um den Docht

werden mit verschiedenen wasserlöslichen Filzstiften Kreissegmente auf das Filterpapier

aufgetragen. Man stellt nun den Rundfilter mit dem Docht in eine Kristallisierschale mit

Wasser und beobachtet die entstehende Farbtrennung. Außer Filzstiften können mit dieser

Technik auch Lebensmittelfarbstoffe aufgetrennt werden, wobei als Laufmittel eine Lösung

von 2,5 % Na-Citrat in 5 %iger NH3-Lösung dient. Der Vorteil der Filzstifte ist, dass sie sich

ohne weitere Schritte bereits zum Auftragen eignen und Wasser als Laufmittel geeignet ist.




C h e m i e


18

Chromatographie, Versuch A

Versuch B: Man zerreibt frische, grüne Blätter mit Quarzsand und Aceton in der Reibschale

und filtriert die Farbstofflösung ab. Als Laufmittel stellt man eine Mischung aus 10 Teilen 2-

Propanol und 100 Teilen Petrolether her. Auf einer Kieselgel-DC-Platte bringt man mittels

Kapillare einen Punkt der Farbstofflösung auf und stellt die Platte in den mit Laufmittel ca. 1

cm hoch gefüllten Laufmitteltrog. Gut geeignet für diese Dünnschichtchromatographie ist

auch das Aceton-Extrakt von Paprikapulver. Das Pulver sollte aus einer frisch geöffneten

Packung stammen.

Chromatographie, Versuch B

Destillation

Als Beispiel sei hier die Rotweindestillation angeführt. Rotwein wird in der

Destillationsapparatur unter Beobachtung der Siedetemperatur destilliert. Zum Vergleich wird

anschließend versucht, etwas Rotwein und etwas Destillat zu entzünden. Eine Option ist, die

Dichte und somit den Alkoholgehalt des Destillats zu bestimmen. Dieser Versuch entspricht

im Groben der Herstellung von Weinbrand.




C h e m i e


19

Destillationsapparatur - Lehrerversuch

Destillationsapparatur - Schülerversuch




C h e m i e


20

Entsorgung

Petrolether – flüssige organische Abfälle, halogenfrei

Aceton – flüssige organische Abfälle, halogenfrei

Ethanol – in den Abfluss, mit Wasser nachspülen

2-Propanol – flüssige organische Abfälle, halogenfrei

Sicherheitshinweise

Petrolether

Aceton

Ethanol

2-Propanol

Date post:	02-Mar-2018
Category:	Documents
Upload:	dinhnhan
View:	219 times
Download:	2 times

Einführung in die Grundlagen der Chemie und Aufbau der ... · PDF filesowie eine Reihe...

Documents