Praktikumstag 2: Mischungen und Stofftrennungen

Transkript

1 Im Gegensatz zu den Reinstoffen, die Sie am ersten Praktikumstag kennengelernt haben, werden Sie heute unterschiedliche Stoffgemische untersuchen. Eine sinnvolle Einteilung dieser Stoffgemische ergibt sich aus den Aggregatzuständen der Bestandteile. Außerdem unterscheidet man zwischen heterogenen und homogenen Stoffgemischen, je nachdem, ob die einzelnen Bestandteile noch als solche zu erkennen sind oder nicht. Beispiel gefällig? Ein bekanntes heterogenes Stoffgemisch mit ausschließlich festen Bestandteilen ist der Granit. Er besteht aus Feldspat, Quarz und Glimmer, drei Mineralien, die alle mit bloßem Auge oder der Lupe als solche zu erkennen sind. Ein homogenes Stoffgemisch ist hingegen die Luft, die Sie atmen. Oder können Sie Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid in diesem Gemisch identifizieren? Zu Beginn des Praktikumstages findet eine kurze Pipettierübung statt. Hier werden die verschiedenen Pipetten-Typen vorgestellt (Pasteurpipette, Messpipette, Vollpipette) und die Funktionsweise des Pipettierens mit Pipettenhütchen, Pipettierhilfe und Peleusball erläutert.

2 B1 Einfache Lösungsversuche Geräte Reagenzgläser Gummistopfen Iod: H , 315, 319, 335, 372, 400 Haushaltszucker = Saccharose Ethanol: H 225 P 210 P 273, , , 314 Natriumchlorid n-heptan: H 225, 304, 315, 336, 410 P 210, 273, , 331, dest. Wasser , Versuchen Sie jeweils einige Kristalle der Substanzen Iod, Natriumchlorid und Saccharose in wenigen Millilitern der drei angegebenen Lösungsmittel (Wasser, Ethanol, Heptan) aufzulösen. Um das Iod so gut wie möglich in Wasser zu lösen schütteln Sie das Reagenzglas mindestens 30 Sekunden heftig (mit Stopfen!). Geben Sie einen Teil der wässrigen Iodlösung (nur die schwach bräunlich gefärbte Flüssigkeit) zu 1 ml n-heptan und schütteln Sie vorsichtig. Aufgaben zu B1 1. Welche Kräfte bewirken in den Kristallen von Iod, Saccharose und Natriumchlorid den Zusammenhalt der Moleküle bzw. Ionen? 2. Welche Rolle spielen die Lösungsmittel beim Auflösen der Feststoffe? 3. Ordnen Sie die Lösungsmittel nach steigender Polarität. 4. Vergleichen Sie die unterschiedlichen Farben von Iod in Ethanol und n-heptan. Diese Färbungen werden häufig in der Schule zur Unterscheidung von sauerstoffhaltigen und sauerstofffreien Lösungsmitteln herangezogen. 5. Worauf lässt der zweite Teil des Versuchs Rückschlüsse zu?

3 B2 Goldregen Geräte Becherglas Bunsenbrenner Dreifuß, Tonnetz Bleiacetat H 360Df, 373, 410 Kaliumiodid demin. Wasser P 201, 273, , 501 Befüllen Sie das Becherglas mit ca. 200 ml dem. Wasser und lösen Sie unter Rühren eine Spatelspitze Bleiacetat in dem Wasser. Geben Sie anschließend eine Spatelspitze Kaliumiodid und einige Tropfen Essigsäure zu der Lösung. Auf diese Weise stellen Sie die goldgelbe Verbindung Bleiiodid her, auf die es bei diesem Versuch ankommt. Nun erhitzen Sie das Becherglas über der Bunsenbrennerflamme, bis eine deutliche Änderung in der Beschaffenheit der Lösung zu erkennen ist. Stellen Sie das Becherglas in eine Schüssel mit kaltem Wasser und beobachten Sie. Nach ca. 15 Minuten können Sie das Bleiiodid abfiltrieren. Geben Sie den Filter samt Inhalt in die dafür vorgesehene Abfalltonne. Damit unsere Lösungsmitteltonne nicht unnötig mit großen Wassermengen befüllt wird, kochen Sie die übrige Lösung auf ca. 20 ml ein und geben Sie diese nach dem Abkühlen in die Tonne für schwermetallhaltige Lösungen. Bitte ein, zwei Mal mit kleinen Mengen Wasser nachspülen. Aufgaben zu B2 1. Wie bezeichnet man ein Gemisch, das aus einem ungelösten Feststoff und darüber stehender Lösung besteht (siehe auch Iod/Wasser oder Natriumchlorid/n-Heptan)? 2. Beschreiben Sie zwei andere Möglichkeiten als die Filtration, dieses Gemisch zu trennen. 3. Welche kleinsten Teilchen (Atome, Ionen, Moleküle etc.) liegen in dem Filtrat vor, welche im Filterrückstand? 4. Wie verändert sich die Löslichkeit von Bleiiodid mit steigender Temperatur?

4 B3 Vergolden von Kupfer Geräte Porzellanschale Tiegelzange Bunsenbrenner, Dreifuß, Drahtnetz Natriumhydroxid H 290, 314 Zinkpulver: H 410 demin. Wasser P 280, , P , Kupfermünzen Geben Sie in Ihre Porzellanschale einige NaOH-Plätzchen, ca. 1g Zinkpulver, einige Kupfermünzen und ca. 20 ml dem. Wasser. Erhitzen Sie dieses Gemisch auf dem Drahtnetz über der Bunsenbrennerflamme für wenige Minuten. Achten Sie auf ein gleichmäßiges Kochen, spritzende überhitzte Natronlauge kann üble Verätzungen hervorrufen. Danach nehmen Sie die Münzen vorsichtig mit der Tiegelzange oder einer Pinzette aus der Porzellanschale. Sollten diese grau angelaufen sein (Verzinkung), werden sie anschließend in der Bunsenbrennerflamme gleichmäßig erhitzt, bis eine deutliche Änderung sichtbar wird. Die Goldmünzen dürfen Sie mit nach Hause nehmen. Den Inhalt der Porzellanschale lassen Sie abkühlen. Dann wird mit verdünnter Salzsäure in einem Becherglas vorsichtig neutralisiert. Aufgaben zu B3 1. Wie nennt man das hier erzeugte Gemisch mit einem Oberbegriff? Wie heißt der Stoff, der auf der Oberfläche der Münze hergestellt wurde? 2. Der hergestellte Stoff stellt zweifellos ein homogenes Gemisch der beiden festen Ausgangsstoffe Kupfer und Zink dar. Nennen Sie alle anderen Gemischformen, homogen und heterogen, in denen Feststoffe mindestens eine der Komponenten darstellen. 3. Benennen Sie andere homogene Gemische aus zwei Metallen, z.b. Cu/Sn oder Na/Hg mit ihren gebräuchlichen Namen. Kennen Sie weitere?

5 B4 Trennung von Kunststoffen - Recycling Geräte Bechergläser Messzylinder Abdampfschale Natriumchlorid-Lösung Natriumthiosulfat-Lösung Stellen Sie aus Natriumchlorid und dem. Wasser durch Abwiegen zunächst eine 23%ige, anschließend aus der 23%igen eine genau 10%ige Lösung her. Bestimmen Sie die Dichte dieser Lösungen mit einem Aräometer und berechnen Sie für das Protokoll auch jeweils die Stoffmengenkonzentrationen beider Lösungen. Geben Sie anschließend die ausgegebenen Kunststoffproben in ein Becherglas und füllen Sie zunächst mit dem. Wasser auf. Ein Teil der Proben wird auf dem Wasser schwimmen, die anderen bleiben auf dem Boden des Becherglases. Geben Sie die abgesunkenen Proben, nachdem Sie sie abgetrocknet haben, in ein neues Becherglas und füllen mit der 23%igen Natriumchlorid-Lösung auf. Wieder wird ein Teil absinken, der Rest aufschwimmen. Verfahren Sie wie zuvor und trocknen Sie die abgesunkenen Kunststoffplättchen. Überführen Sie diese in ein weiteres trockenes Becherglas und geben Sie die ausstehende Natriumthiosulfat-Lösung hinzu. Bestimmen Sie die Dichte der Natriumthiosulfat-Lösung und identifizieren Sie die ausgegebenen Kunststoffproben anhand ihrer Dichte. Es werden folgende Kunststoffe ausgegeben: Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyvinylchlorid (weich und hart), Polyamid und Polymethylmethacrylat. Suchen Sie die entsprechenden Dichten aus Tabellenwerken oder aus dem Internet zusammen und ordnen Sie den farbigen Plättchen die entsprechenden Kunststoffe zu. Aufgaben zu B4 1. Die Dichtebestimmung erlaubt keine eindeutigen Aussagen über die ausgegebenen Kunststoffe (mehrere Möglichkeiten pro Dichtebereich). Wie könnten Sie verfahren, um die Kunstoffe eindeutig zuzuordnen?

6 B5 Trennung von Seesand, Iod und Kochsalz Geräte Zur Trennung geeignete Geräte Iod: Natriumchlorid H , 315, 319, 335, 372, 400 P 273, , , 314 Benutzen Sie Ihre Kenntnisse aus den bisherigen Versuchen, um ein Gemisch aus Iod, Natriumchlorid und Seesand in seine drei Komponenten aufzutrennen. Ziel des Versuchs ist es, die drei reinen Komponenten jeweils in fester Form in drei getrennten Reagenzgläsern vorliegen zu haben. Gehen Sie von 3-4 Spatelspitzen aus. Am Ende des Versuchs werden die Iod-Reste nicht entsorgt, sondern gesammelt.

7 B6 Destillation von Rotwein (Gruppenversuch) Geräte Destillationsapparatur Rotwein (möglichst billig) Setzen Sie die im Praktikum aufgebaute Destillationsapparatur in Gang und erhitzen Sie den Rotwein so lange, bis einige Milliliter einer farblosen Flüssigkeit in den Vorratskolben abgeflossen sind. Beobachten Sie das Thermometer während der Destillation und notieren Sie die Temperatur, wenn die ersten Tropfen abfließen. Nehmen Sie vorsichtig eine Geruchsprobe des abdestillierten Stoffs und versuchen Sie anschließend diesen zu entzünden. Aufgaben zu B6 1. Zu welchen Stoffgemischen zählt der Rotwein? 2. In welche Bestandteile zerlegen Sie den Rotwein durch Destillation? 3. Welche Indizien können Sie als Nachweis für Ihre Behauptung in 2. anbringen?

8 B7 Volumenkontraktion (Gruppenversuch) Geräte 50 ml Messzylinder (2 Stück) 100 ml Messzylinder Ethanol: H 225 P 210 Messen Sie jeweils 50 ml Ethanol und 50 ml Wasser in einem 50 ml Messzylinder ab. Geben Sie nun beide Flüssigkeiten zusammen in einen 100 ml Messzylinder. Lesen Sie das Volumen ab. Aufgaben zu B7 1. Warum kommt es zur Volumenkontraktion? Welche Kräfte wirken hier? Für die Vorbereitung des Versuchstages sind folgende Stichworte relevant: Reinstoff, Stoffgemisch, heterogen, homogen, Lösungen, Polarität, Löslichkeit, Legierungen, Trennverfahren, Destillation, Filtration Literatur: Mortimer, Kapitel 1 und , 14.6,