Chemie und Weihnachten

Transkript

1 Chemie und Weihnachten Das verkehrte Raketentriebwerk Materialien: Kaliumchlorat, Staubzucker (je zu 1/3 gefülltes Reagenzglas), konz. Schwefelsäure, 3 Reagenzgläser (1 hitzebeständiges), Stativmaterial, Pipette. Durchführung: Kaliumchlorat und Staubzucker vorsichtig in einer Filmdose mischen (vorsichtig schütteln!), in ein hitzebeständiges Reagenzglas geben, dieses schräg einspannen und einen Tropfen Schwefelsäure dazugeben. Vorsicht sehr schnell eintretende und heftige Reaktion! (Abzug) Der knallende Finger Materialien: Roter Phosphor, Kaliumchlorat, 2 Uhrgläser. Durchführung: Man gibt 1 Spatelspitze Phosphor und 2 Spatelspitzen Kaliumchlorat auf je ein Uhrglas. Dann taucht man den trockenen Mittelfinger in den Phosphor und den trockenen Daumen in das Kaliumchlorat, drückt die beiden Finger zusammen und schnippt dann schnell. Vorsicht: Die Substanzen unbedingt vorher entfernen Funkenflug! Beim Schnippen entsteht ein Funke. Die Reaktion wird durch die Reibungsenergie gestartet. KClO 3 fungiert als Oxidationsmittel, P wird zu P 4 O 10 oxidiert. Sicherheitszünder: Reibfläche enthält P (nicht Zündholz); Spitze des Zündholzes => KClO 3 (Ox.mittel), S (Brennstoff), Kat., Füllstoffe, Bindemittel, Farbstoffe,... Überallzünder: im Kopf neben KClO 3 Phosphosulfide als Reaktionspartner => an beliebiger Reibfläche entzündbar. Glaubersches Knallpulver Materialien: 3 Teile Schwefel, 2 Teile trockenes Kaliumcarbonat, 1 Teil Kaliumnitrat; Verbrennungslöffel, 1 Kerze Durchführung: Man füllt den Löffel, stellt die Kerze darunter und wartet! Beim Schmelzen wirkt der Schwefel auf das Kaliumcarbonat ein, wodurch die als Schwefelleber" bezeichnete Mischung aus Kaliumsulfid, Kaliumpolysulfiden, Kaliumthiosulfat und Kaliumsulfat entsteht. Man gewinnt sie durch das Zusammenschmelzen von Kaliumcarbonat (Pottasche) und Schwefel unter Luftabschluss bei 250 C. Indem die Kaliumpolysulfide unter weiterer Thiosulfatbildung den Salpeter zu Nitrit reduzieren, entsteht eine Schmelze aus Nitrit und Thiosulfat. Nitrite sind wegen ihrer im Vergleich zu den Nitraten erheblich geringeren Bildungswärme besonders befähigt, bei hohen Temperaturen äußerst oxidierend zu wirken, und indem das Nitrit plötzlich seinen Sauerstoff an das Thiosulfat abgibt und dieses zu Sulfat oxidiert, erfolgt die Detonation. Klemm & Kirchsteiger 2003, ergänzt Zach

2 Das Rotfeuer Materialien: 4 Teile Strontiumnitrat (z.b. 4g), 3 Teile Kaliumchlorat (z.b. 3g), 1 Teil Schellack pulverisiert (z.b. 1g), Zündschnur (einige Stunden in Kaliumnitratlösung getränkt und getrocknet), feuerfeste Unterlage. Durchführung: Chemikalien in einer Filmdose gut mischen (schütteln), auf feuerfesten Unterlage aufhäufen und mit Zündschnur (kurzes Stück) zünden. Strontiumnitrat ist farbgebend (Sr) und brandfördernd (Nitrat), Kaliumchlorat ist brandfördernd und Schellack ist der Brennstoff. Schellack ist ein natürliches Harz tier. Ursprungs mit kommerzieller Bedeutung. Es wird gewonnen aus Lac, dem Sekret der weiblichen Lackschildläuse (0,5 0,6 mm langen parasit. Insekten) leben in riesigen Kolonien auf Bäumen u. Sträuchern im südasiat. Raum (Indien, Burma, Südchina). Verwendung: früher Herstellung von Schallplatten; heute => in Nagellack, Kapseln (magensäureresistent), Beschichtung von Dragees, Kaugummis,... Sternfeuerwerk (Ruß aus Marmor) Materialien: 2,5g Marmorpulver (Kalkpulver), 2g Magnesiumpulver, Magnesiumband, feuerfeste Unterlage. Durchführung: Vermische 2,5g Marmorpulver (zerreiben) und 2g Magnesiumpulver zu einer einheitlich grau gefärbten Mischung (Fotodose). Forme auf der Unterlage ein Häufchen und entzünde mit dem Magnesiumband. Vorsicht Funken! Reaktionsgleichungen: CaCO 3 CO 2 + CaO Mg + CO 2 MgO + C Marmor verhindert schnelles Verbrennen des Mg-Bandes (langsame CO 2 Abgabe). Brennendes Mg-Band liefert relativ wenig Wärmeenergie (Licht) => aber genug für Reaktionsstart. In Funkelkerzen: Fe, Mg oder Al (fein pulverisiert) Klemm & Kirchsteiger 2003, ergänzt Zach

3 Die Schlange Pharaos Materialien: 1 Porzellanschale mit Sand, Brennspiritus, 1g Backpulver/Speisesoda sehr fein gepulvert, 8g Staubzucker, feuerfeste Unterlage. Durchführung: Aus dem Sand und dem Brennspiritus wird ein fester Brei angerührt. Auf diesen Brei kommt die Mischung von Zucker und Speisesoda. Wird der Alkohol entzündet, bilden sich aus der Zuckerasche Schlangen. Der Zucker und der Alkohol sind der Brennstoff, das Speisesoda (Natriumhydrogencarbonat) liefert das Gas (Kohlendioxid) zum Aufschäumen (Backtriebmittel). Der brummende Gummibär/Würfelzucker Materialien: Ca. 5g Kaliumchlorat, Gummibär/Würfelzucker, feuerfestes Reagenzglas, Stativmaterial, Brenner. Durchführung: Kaliumchlorat im schräg eingespannten Reagenzglas schmelzen, Gummibär hineinwerfen. Die Gelatine im Gummibär reagiert mit dem geschmolzenen KClO 3, das als Sauerstofflieferant dient. Die Gelatine verbrennt unter Feuererscheinung zu CO 2 und H 2 O und diversen NO x. Die dabei entstehenden Gase bringen den armen Bären im Reagenzglas zum Tanzen. Feuer ohne Streichholz Materialien: 5g Kaliumpermanganat, 2,5mL Glycerin, Mörser mit Pistill, Abdampfschale, Pipette. Durchführung: Kaliumpermanganat pulverisieren und in der Abdampfschale ein Häufchen mit Vertiefung bilden, das Glycerin in die Mulde geben. Es kommt zur Selbstentzündung, wobei das Glycerin als Brennstoff fungiert und das Kaliumpermanganat als Sauerstofflieferant. KMnO 4 wird zu Braunstein (MnO 2 ) red., Glycerin zu CO 2 und H 2 O ox. Glycerin: in Hautcreme, Getränken (Wein), zur Fettsynthese, für Nitroglycerinherstellung Klemm & Kirchsteiger 2003, ergänzt Zach

4 Herstellung einer Waschmittelschlange Materialien: Becherglas (groß, hoch), große Glaswanne, Messzylinder (10 und 50mL), Glasstab, Wasserstoffperoxidlösung 30%), Kaliumiodidlösung (10g in 10mL), Geschirrspülmittel. Durchführung: Das Becherglas in die Glaswanne stellen und 5mL Geschirrspülmittel einfüllen. Dann 50mL Wasserstoffperoxid dazugeben. Nach Zugabe von der bereiteten Kaliumiodidlösung mit dem Glasstab fest umrühren. Kohlendioxidnebel und Seifenblasen Materialien: Trockeneis (Pellets), Indikator nach Wahl, Glaswanne/Becherglas. Durchführung: Man füllt die Glaswanne ca. halbvoll mit angefärbtem warmen Wasser und versetzt mit Trockeneis. Solange Pellets/warmes Wasser nachgeben, bis die Nebelentwicklung aufhört und die Grenzfläche friert. Zusatz: In die Glaswanne einen Spritzer Seifenlösung/Geschirrspülmittel hinein geben. Geschlossene Räume in denen Trockeneis lagert vor Betreten ev. lüften (CO 2 ist schwerer als Luft!) Kohlendioxid sublimiert bei Normaldruck und Raumtemperatur (Festpunkt: -79 C): Es geht ohne zu schmelzen oder flüssige Rückstände zu hinterlassen, direkt in gasförmiges CO 2 über. Farbwechsel durch Kohlendioxid Materialien: Trockeneis (Pellets), Indikator (Universal), Natriumhydroxid (Plätzchen), Standzylinder. Durchführung: Man füllt den Standzylinder ca. halbvoll mit angefärbtem warmen Wasser und versetzt langsam mit Pellets Trockeneis bis kein Farbwechsel mehr stattfindet. Dann kann man Natriumhydroxidplätzchen dazu geben, bis keine Farbänderung mehr eintritt. Das -78 Celsius kalte feste Trockeneis verdampft im viel wärmeren Wasser. Trockeneis hat die Eigenschaft gleich in den gasförmigen Aggregatszustand überzugehen. In Wasser lösen sich große Mengen an Kohlenstoffdioxid. Bei entsprechender Sättigung reagiert ein kleiner Teil davon in folgender Weise: H 2 O + CO 2 -> H 2 CO 3 Klemm & Kirchsteiger 2003, ergänzt Zach

5 Die knallende Dose Materialien: Filmdose, Trockeneis (Pellets) Durchführung: Man gibt einige Pellets Trockeneis in eine Filmdose, stellt sie in einem sicheren Abstand von den Zuschauern hin und wartet bis der Deckel durch den Überdruck abhebt. 1kg Trockeneis bildet 500 Liter gasförmiges CO 2 ; CO 2 ist schwerer als Luft! Verflüssigung von Trockeneis Materialien: Spritze mit Dichtung, Trockeneis (Pellets) Durchführung: Man gibt einige Pellets Trockeneis in die Spritze mit verschweißter Spitze und drückt das Trockeneis zusammen! 1kg Trockeneis bildet 500 Liter gasförmiges CO 2 ; CO 2 ist schwerer als Luft! CO 2 Phasendiagramm Klemm & Kirchsteiger 2003, ergänzt Zach