Schmelz- und Erstarrungskurve von watriumthiosulfat

Transkript

1 Lehrer-/Dozentenblatt Schmelz- und Erstarrungskurve von watriumthiosulfat (Artikelnr.: P044600) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-0 Lehrplanthema: Wärmelehre Unterthema: Schmelzen, Sieden, Verdampfen (Aggregatzustände) Experiment: Schmelz- und Erstarrungskurve von Natriumthiosulfat Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 0 Minuten 0 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Butanbrenner Labogaz Butan-Kartusche C 206 ohne Ventil, 90 g Natriumthiosulfat Pentahydrat, 500 g Siedesteinchen, 200 g Streichhölzer Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusatzinformationen Der Temperaturverlauf von Natriumthiosulfat beim Schmelzen und anschließend Erstarren wird gemessen. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass für den Schmelzvorgang Wärme erforderlich ist: die Temperatur steigt nicht an, bis alles Salz geschmolzen ist. Beim Erstarren wird diese Energie wieder frei. Das ist besonders deutlich zu sehen, wenn die Schmelze zuerst unterkühlt und dann durch Zugeben eines Kristalls plötzlich erstarrt. Dabei steigt die Temperatur wieder auf die Schmelztemperatur. Anmerkungen. Das Thermometer wird in den Glasrohrhalter geklemmt, der auf dem Rand des Reagenzglases aufliegt. Dadurch hat das Thermometer immer die gleiche Position, auch wenn das Salz schmilzt. 2. Das Reagenzglas ist nach dem Erwärmen heiß und sollte deshalb mit Hilfe der Universalklemme in das Becherglas gestellt werden. 3. Nach Abschluss des Versuches ist das Thermometer festgeschmolzen. Es darf nicht gewaltsam herausgezogen werden, weil es dabei zerbricht! das Salz muss nochmal erwärmt werden. Da es wasserlöslich ist kann es dann in den Ausguss geschüttet und das Reagenzglas mit Wasser gereinigt werden. 4. Die Temperaturmessungen werden jede halbe Minute vorgenommen, damit das Plateau der Siedetemperatur deutlich zu sehen ist. 5. Der Temperaturverlauf ist von der Salzmenge und der Brennerleistung abhängig. Evtl. müssen die Tabellen verlängert oder verkürzt werden. Wenn die Schmelze erschüttert wird oder verunreinigt ist, kommt es nicht zur Unterkühlung sondern zum langsamen Erstarren, das Temperaturplateau liegt dann bei ca. 40 C. In diesem Fall lässt sich die Erwärmung durch Hineinwerfen des Kristalls nicht mehr zeigen.

2 Schmelz- ued Erstarruetskurve voe Natriumthiosulfat (Artikeler.: P044600) Auftabe ued Material Auftabe Was passiert beim Schmelzee ued Erstarree? Erwärme Natriumthiosulfat bis es schmilzt und lass es wieder abkühlen. Miss den Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Beit.

3 Material Positioe Material Besteller. Meete Stativfuß, variabel Stativstange Edelstahl 8/8, l = 600 mm, d = 0 mm Löffelspatel, Kunststoff, l = 80 mm Doppelmuffe Glasrohrhalter mit Maßbandklemme Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 00 mm Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Drahtnetz mit Keramik, 60 x 60 mm Rührstab Schülerthermometer, C, l = 230 mm Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Becherglas DURAN, niedrige Form, 400 ml Stoppuhr, 0 Min., Teilung 0,2 s Reagenzglas, d = 30 mm, l = 200 mm, DURAN, Stück Busätzliches Material 5 Butanbrenner Labogaz Butan-Kartusche C 206 ohne Ventil, 90 g Natriumthiosulfat Pentahydrat, 500 g Siedesteinchen, 200 g Streichhölzer Aufbau ued Durchführuet Aufbau Achtuet!. Nach Abschluss des Versuches ist das Thermometer im Reagenzglas festgeschmolzen. Nicht herausziehen! sondern das Natriumthiosulfat nochmal erwärmen, bis es schmilzt. 2. Das geschmolzene Natriumthiosulfat ist wasserlöslich, es kann in den Ausguss geschüttet und das Reagenzglas mit Wasser

4 gereinigt werden. 3. Beim Erwärmen des Wassers werden der Stativring und das Drahtnetz sehr heiß! Aufbau Baue das Stativ wie in den folgenden Abbildungen auf. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4a Abb. 4b

5 Abb. 5 Abb. 6 Fülle das Reagenzglas etwa 4 cm hoch mit Natriumthiosulfat. Abb. 7 Fülle in das 250-ml-Becherglas etwa 50 ml Wasser und gib einige Siedesteinchen hinein. Abb. 8 Abb. 9 Senke das Reagenzglas in das Becherglas, so dass das Natriumthiosulfat vollständig von Wasser umgeben ist.

6 Abb. 0 Stecke das Thermometer in das Reagenzglas. Es wird am oberen Ende in den Glasrohrhalter gespannt, der auf dem Reagenzglas aufsitzt. Dadurch hat das Thermometer eine feste Position im Reagenzglas. Abb. Fülle das 400-ml-Becherglas mit etwa 250 ml kaltem Wasser.

7 Durchführuet. Schmelzee Lies die Anfangstemperatur des Natriumthiosulfats ab und trage sie in Tabelle im Protokoll bei t = 0 min ein. Bünde den Brenner und starte die Stoppuhr. Lies jede halbe Minute die Temperatur ab, bis das Salz vollständig geschmolzen ist und die Temperatur 60 C erreicht. Rühre dabei das Wasser regelmäßig um. Lösche den Brenner und stoppe die Uhr. 2. Erstarree Stelle das Reagenzglas mit Hilfe der Universalklemme in das Becherglas mit kaltem Wasser. Starte die Stoppuhr und lies sofort den ersten Temperaturwert ab (t = 0 min in Tabelle 2). Lies jede halbe Minute die Temperatur ab, bis die Temperatur auf 35 C gesunken ist. Rühre dabei das Wasser regelmäßig um, ohne das Reagenzglas zu erschüttern! Wenn das Salz jetzt noch flüssig ist, wirf einen Salzkristall hinein. Markiere neben der Tabelle den Beitpunkt, an dem du den Kristall hineinwirfst. Lies weiterhin jede halbe Minute die Temperatur ab.

8 Protokoll: Schmelz- ued Erstarruegskurve voe Natriumthiosulfat Ergebeis - Tabelle (2 Puekte) Trage die Messwerte für die Temperatur ϑ des Natriumthiosulfats beim Schmelzen ein. ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

9 Number ϑ in C t in min Ergebeis - Tabelle 2 (2 Puekte) Trage die Messwerte für die Temperatur ϑ des Natriumthiosulfats beim Erstarren ein.

10 t in min ϑ in C ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±

11 Number ϑ in C t in min Auswertueg - Frage (0 Puekte) Beschreibe den Verlauf der Schmelzkurve, die auf dem ersten Diagramm gezeigt ist.

12 Auswertueg - Frage 2 (0 Puekte) Der Brenner liefert immer die gleiche Wärme. Wozu wird diese in den verschiedenen Bereichen der Schmelzkurve genutzt? Auswertueg - Frage 3 (0 Puekte) Beschreibe den Verlauf der Erstarrungskurve.

13 Auswertueg - Frage 4 (0 Puekte) Was passiert, wenn ein Kristall in die noch flüssige unterkühle Schmelze geworfen wird? Erkläre deine Beobachtungen.