Eignung ausgewählter Stoffe als Lösungsmittel

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1 Eignung ausgewählter Stoffe als Lösungsmittel Stand: Jahrgangsstufen 11/12 Fach/Fächer Übergreifende Bildungsund Erziehungsziele Zeitrahmen Benötigtes Material Chemie Alltagskompetenz und Lebensökonomie Technische Bildung 45 min Becherglas, wasserfester Folienstift, Spiritus, Wasser, Ethanol, Propan-1-ol, Butan-1-ol, Pentan-1-ol Kompetenzerwartungen Diese Aufgabe unterstützt den Erwerb folgender Kompetenzen: Die Schülerinnen und Schüler vergleichen physikalische Eigenschaften molekularer Stoffe, erklären Unterschiede mithilfe ihrer Teilchenstruktur und den auftretenden zwischenmolekularen Wechselwirkungen und beurteilen dadurch die Eignung ausgewählter Stoffe (z. B. Wasser/Grafit, langkettige Alkane) als Lösungsmittel/Schmiermittel. (FOS C11 (ABU,T) 4 / BOS C12 (ABU,T) 4) vergleichen physikalische Eigenschaften molekularer Stoffe und erklären Unterschiede mithilfe ihrer Teilchenstruktur und den zwischenmolekularen Wechselwirkungen. (FOS C11 (GH,S) 4 / BOS C12 (GH) 4) untersuchen experimentell die wechselseitige Löslichkeit von Stoffen, die aus Teilchen mit unterschiedlicher Polarität aufgebaut sind, und erklären damit Löslichkeitseffekte im Alltag. (FOS C11 (ABU, T) LB7) Seite 1 von 5

2 Aufgabe 1. Lesen Sie die Geschichte Die roten Bäckchen der Puppe. 2. Stellen Sie die in der Geschichte beschriebene Situation nach, wobei Sie anstelle der Puppe die Innenseite eines Becherglases verwenden. 3. Erklären Sie, weshalb die Farbe des wasserfesten Folienstiftes, welche aus unpolaren Farbstoff-Molekülen besteht, mit Wasser nicht weggespült werden kann. 4. Erklären Sie auf der Teilchenebene, warum der wasserfeste Folienstift mit Spiritus gelöst werden kann. Hilfe: Betrachten Sie die Abbildung des Etiketts einer Spiritusflasche. 5. Verschiedene Alkohole unterscheiden sich in ihrem Lösungsverhalten. Geben Sie in Reagenzgläser (RG) jeweils zwei fingerbreit folgender Stoffe zusammen und schütteln Sie diese kurz: RG1: Ethanol und Wasser RG2: Propan-1-ol und Wasser RG3: Butan-1-ol und Wasser RG4: Pentan-1-ol und Wasser Notieren Sie die Versuchsergebnisse und erklären Sie unter Einbezug von Valenzstrichformeln das unterschiedliche Lösungsverhalten der Alkohole in Wasser. Hinweis: Flüssige Stoffe, die aus polaren Molekülen bestehen, werden auch als polare Lösungsmittel bezeichnet. Entsprechend werden Flüssigkeiten, welche aus unpolaren Molekülen bestehen als unpolare Lösungsmittel bezeichnet. Seite 2 von 5

3 Die roten Bäckchen der Puppe Max wollte die Plastikpuppe seiner kleinen Schwester Lisa mit roten Bäckchen im Gesicht verschönern. Dazu hat er einen roten Folienstift verwendet. Als Lisa die "Verschönerung" bemerkte, fing sie an zu Weinen und forderte: "Max, mach sofort die roten Flecken im Gesicht meiner Puppe wieder weg. Sie gefallen mir gar nicht!" Max rannte ins Bad und ließ Wasser über die roten Bäckchen der Plastikpuppe laufen, aber die roten Bäckchen der Puppe verschwanden nicht. Schließlich kommt ihnen ihr Vater zu Hilfe: "Max, du hast ja zum Malen einen wasserfesten Folienstift verwendet, deswegen kannst du den Folienstift nicht einfach mit Wasser ablösen. Er holt eine Flasche Spiritus und lässt ein wenig davon über die roten Bäckchen von Lisas Plastikpuppe laufen. Danach waren die roten Bäckchen der Puppe wieder weg. Abbildung: Etikett einer Spiritusflasche Seite 3 von 5

4 Hinweise zum Unterricht Zwischenmolekulare Wechselwirkungen müssen im Unterricht bereits behandelt worden sein. Beispiele für Produkte und Lösungen der Schülerinnen und Schüler zu 3.: Wasser besteht aus polaren Teilchen ( Polares Lösungsmittel ). Ähnliches wird durch Ähnliches gelöst. => Die polaren Moleküle des Wassers können die unpolaren Moleküle des Folienstiftes nicht lösen. zu 4.: Ethanol ist der Inhaltsstoff von Spiritus, der dafür verantwortlich ist, dass der wasserfeste Folienstift gelöst werden kann. Ethanolmoleküle ( ) enthalten einen polaren Anteil (OH-Gruppe) und einen unpolaren Anteil (Alkylrest). Beide Anteile sind ähnlich stark ausgeprägt. Deshalb kann der unpolare Folienstift abgelöst werden. zu 5.: Beobachtung: RG1: Ethanol und Wasser RG2: Propan-1-ol und Wasser RG3: Butan-1-ol und Wasser RG4: Pentan-1-ol und Wasser 1 Phase 1 Phase 2 Phasen 2 Phasen Seite 4 von 5

5 Erklärung: Der unpolare Anteil (Alkylrest) wird im Vergleich zum polaren Anteil (OH-Gruppe) im Molekül von Ethanol über Propan-1-ol und Butan-1-ol zu Pentan-1-ol immer größer. => Das polare Lösungsmittel Wasser löst sich in Ethanol und Propan-1-ol. Wasser löst sich nicht mehr in den unpolareren Lösungsmitteln Butan-1-ol und Pentan-1-ol. Seite 5 von 5