Besitzen andere Kohlenwasserstoffe ähnliche Eigenschaften wie Methan?

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Organische Chemie - 2 Kohlenwasserstoffe (P770800) 2.2 Homologe Reihe der Alkane Experiment von: Anouch Gedruckt: :58:7 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Besitzen andere Kohlenwasserstoffe ähnliche Eigenschaften wie Methan? Untersuche Heptan, Paraffinöl und Paraffine auf ihre Eigenschaften. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lerninhalte Bestimmte Kohlenwasserstoffverbindungen zeigen ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften, die sich mit zunehmender Masse kontinuierlich verändern. Solche Stoffe mit ähnlichem Aufbau und ähnlichen Eigenschaften werden in "homologen Reihen" zusammengefaßt. Hinweise Paraffinöl mit einem hohen Anteil niedriger Kohlenwasserstoffe entzündet sich bereits bei Raumtemperatur. Methodische Bemerkungen Die Löslichkeit von Methan in Heptan ergibt sich aus diesem Versuch nicht, sie kann aber unter Verweis auf gemeinsames Vorkommen von Erdgas und Erdöl abgeleitet werden. Der nachfolgende Versuch erweitert die Homologie auf weiteres Reaktionsverhalten der Alkane. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen: Statt Heptan kann auch Benzin verwendet werden. Es sollte relativ leicht schmelzendes Paraffin eingesetzt werden. Anmerkungen zu den Schülerversuchen: Achten Sie beim Erhitzen darauf, dass die Flammen nicht an die Oberfläche der Abdampfschalen gelangen. Nur geringe Substanzmengen verwenden, damit möglichst wenig Verbrennungsprodukte entstehen

3 H- und P-Sätze n-heptan: H225: H35: H304: H336: H40: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. Verursacht Hautreizungen. Kann bei Verschlucken und Eindringen in die Atemwege tödlich sein. Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. P20: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P30 + P30: BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P33: KEIN Erbrechen herbeiführen. P302 + P352:BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen. P403 + P235:Kühl an einem gut belüfteten Ort aufbewahren. P50: Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Gefahren Heptan ist leicht entzündlich. Beim Abfüllen alle offenen Flammen löschen, nach Entnahme Flasche sofort verschließen und vom Arbeitsplatz entfernen! Schutzbrille tragen! Entsorgung Inhalt der Reagenzgläser und Abdampfschalen in den Sammelbehätter für brennbare organische Substanzen geben

4 Material Material Material aus "TESS advanced Chemie Set Organische Chemie, CH-4" (Bestellnr ) Position Material Stativfuß, variabel Bestellnr Menge 2 Stativstange Edelstahl, l = 370 mm, d = 0 mm Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm Reagenzglas, d = 8 mm, l = 80 mm, Laborglas (5) 5 Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen, d = 22 mm, Holz Abdampfschale, 75 ml, d = 80 mm Laborschreiber, wasserfest Löffelspatel, Stahl, l = 50 mm Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 00 mm Drahtnetz mit Keramik 60 mm x 60 mm Messzylinder 0 ml, PP transparent Gummistopfen, 7/22, ohne Bohrung Schutzbrille, farblose Scheiben Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Bunsenbrenner nach DIN Erdgas Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW, lfd. Meter Paraffin, Ep C, 00 g Paraffin, dickflüssig, DAB, 000 ml Wasser, destilliert, 5 l n-heptan, reinst, 000 ml Holzspäne, l = 35 cm, d = 3 mm, 200 Stück

5 Für das Experiment benötigte Materialien - 5 -

6 Aufbau Aufbau Gefahren Heptan ist leicht entzündlich. Beim Abfüllen alle offenen Flammen löschen, nach Entnahme Flasche sofort verschließen und vom Arbeitsplatz entfernen! Schutzbrille tragen! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. bis 4 mit Stativring und Drahtnetz auf. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Nummeriere die Reagenzgläser von bis 5 und stelle sie nebeneinander in das Reagenzglasgestell (Abb. 5)

7 - 7 - Abb. 5

8 Durchführung Durchführung Ablauf Gib in Reagenzglas etwas Heptan (Füllhöhe 0,5 cm), in Reagenzglas 2 ebensoviel Paraffinöl, in Reagenzglas 3 ein kleines Stück festes Paraffin. Gib hierauf etwa die gleiche Menge dest. Wasser, verschließe die Reagenzgläser mit den Stopfen und schüttele gut durch, lass dann die Reagenzgläser im Reagenzglasständer einige Zeit ruhig stehen (Abb. 6 und 7). Abb. 6 Abb. 7 Gib in das Reagenzglas 4 wie eben Paraffinöl und in Reagenzglas 5 ein Stückchen Paraffin (Abb. 8). Gib hierauf jeweils etwa 5 ml Heptan, verschließe die Reagenzgläser mit den Stopfen und schüttele längere Zeit durch. Stelle dann die Reagenzgläser in das Reagenzglasgestell zurück (Abb. 9). Abb. 8 Abb. 9 Gib in eine Abdampfschale einige Tropfen Heptan (Abb. 0), in die zweite einige Tropfen Paraffinöl, in die dritte ein kleines Stückchen festes Paraffin. Stelle die Abdampfschale mit dem Heptan auf das Drahtnetz, entzünde einen Holzspan und halte ihn über das Heptan (Abb. ). Verfahre dann ebenso mit Paraffinöl und festem Paraffin

9 Abb. 0 Abb. Stelle die Abdampfschale mit Paraffinöl auf das Drahtnetz, verschiebe dies in der Höhe so, dass die Brennerflamme gerade den Boden der Abdampfschale erhitzt, die Flamme aber nicht durch das Drahtnetz gelangen kann (Abb. 2). Erhitze das Paraffinöl, versuche immer wieder zwischendurch, es mit dem Holzspan zu entzünden (Abb. 3). Abb. 2 Abb. 3 Entferne die Abdampfschale, verfahre dann wie eben mit dem festen Paraffin Entsorgung Inhalt der Reagenzgläser und Abdampfschalen in den Sammelbehätter für brennbare organische Substanzen geben

10 Ergebnisse Ergebnisse Notiere Deine Beobachtungen. Zugabe von Wasser Zugabe von Heptan Entzündungsversuch ohne Erhitzen Entzündungsversuch mit Erhitzen - 0 -

11 Zugabe von Wasser Alle drei Stoffe mischen sich nicht mit Wasser. Heptan und Paraffinöl bilden mit Wasser kurzfristig eine Emulsion, die sich schnell wieder entmischt. An festem Paraffin perlt Wasser ab, Paraffin schwimmt in Wasser oben. Zugabe von Heptan Heptan löst Paraffinöl relativ schnell, es entsteht ein homogenes Gemisch. Festes Paraffin löst sich wesentlich schlechter in Heptan, aber auch hier entsteht eine homogene Lösung. Entzündungsversuch ohne Erhitzen Heptan entzündet sich, wenn sich der brennende Holzspan der Oberfläche nähert. Paraffinöl und festes Paraffin entzünden sich nicht. Entzündungsversuch mit Erhitzen Paraffinöl entzündet sich nach geringem Erwärmen. Festes Paraffin schmilzt beim Erwärmen, es entzündet sich erst nach stärkerem Erhitzen. - -

12 Auswertung Auswertung Frage : Ziehe die Schlußfolgerungen aus den Beobachtungen, vergleiche die Eigenschaften der verwendeten Substanzen. Heptan und Paraffin sind wasserunlöslich. Dies gilt auch für Methan, da es in der pneumatischen Wanne aufgefangen werden kann. Untereinander lösen sich diese Substanzen. Alle Substanzen sind brennbar, die Entzündbarkeit nimmt aber mit steigender Masse ab Frage 2: Übertrage die festgestellten Eigenschaften der Stoffe in die Tabelle

13 Tabelle Stoff Summenformel Aggregatzustand Mischbarkeit mit Wasser Mischbarkeit mit Heptan Entzündbar Methan nnnnnnnnnnnnnnn Heptan nnnnnnnnnnnnnnn Paraffinöl nnnnnnnnnnnnnnn Festes Paraffin nnnnnnnnnnnnnnn Stoff Summenformel Aggregatzustand Mischbarkeit mit Wasser Mischbarkeit mit Heptan Entzündbarkeit Methan CH 4 gasförmig nicht mischbar mischbar brennbar (explosiv) Heptan C 7 H 6 flüssig nicht mischbar mischbar leicht brennbar Paraffinöl (u.a. C 4 H 30 ) dickflüssig nicht mischbar mischbar brennbar festes paraffin (u.a. C 20 H 42 ) fest nicht mischbar löslich nach erhitzen brennbar - 3 -

14 Frage 3: Erläutere die unterschiedliche Lösungsgeschwindigkeit von Paraffinöl und festem Paraffin. Heptan und Paraffinöl haben als Flüssigkeiten eine wesentlich größere gemeinsame Oberfläche als festes Paraffin in Heptan, sodaß letzteres wesentlich längere Zeit zur Lösung benötigt. Frage 4: Begründe anhand der Summenformel, welche Eigenschaften Decan (C O H 22 ) haben müßte. Decan liegt von der Masse bzw. Kohlenstoffanzahl her gesehen zwischen Heptan und dem im Paraffinöl im wesentlichen enthaltenen Tetradecan. Es müsste daher flüssig, in Wasser unlöslich, in Heptan dagegen gut löslich und relativ leicht entzündlich sein

15 - 5 -

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