Herstellung und Eigenschaften von Kalkwasser (Magnesiumhydroxidlösung) (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Herstellung und Eigenschaften von Kalkwasser (Magnesiumhydroxidlösung) (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Chemie Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Anorganische Chemie Unterthema: Säuren und Basen, Protonenübergänge Experiment: Herstellung und Eigenschaften von Kalkwasser (Magnesiumhydroxidlösung) Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Kalkwasser, Stoffeigenschaften von Kalkwasser, Herstellung von Kalkwasser Aufgabe und Material Lehrerinformationen Lernziele Calcium und Magnesium reagieren unter Wasserstoffbildung mit Wasser zu Erdalkalihydroxiden. Die wässrige Lösung solcher Hydroxide zeigt die typischen Eigenschaften einer Lauge. Calciumhydroxidlösung wird als Kalkwasser zum Nachweis von Kohlenstoffdioxid verwendet. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitung Stellen Sie im Voraus Kohlenstoffdioxid aus Stahlflaschen bereit oder bauen Sie eine Vorrichtung zur Gewinnung von Kohlenstoffdioxid (z.b. aus Marmor) auf. Magnesium reagiert stärker, wenn es vorher mit wenig Iod aktiviert worden ist. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Achten Sie darauf, dass das Erhitzen nach Einsetzen der Reaktion des Magnesiums mit Wasser beendet wird. Sollte die Reaktion danach stoppen, kann noch einmal kurzfristig erhitzt werden. H- und P-Sätze Phenolphthalein: H226: Flüssigkeit und Dampf entzündbar. P210: Von Hitze / Funken / offener Flamme / heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. P233: Behälter dicht verschlossen halten.

2 Lehrer-/Dozentenblatt Magnesium, Pulver: H260: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können. H250: Entzündet sich in Berührung mit Luft von selbst. P210: Von Hitze / Funken / offener Flamme / heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. P402 + P404: Calcium, gekörnt In einem geschlossenen Behälter an einem trockenen Ort aufbewahren. H261: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase. P402 + P404: Gefahren In einem geschlossenen Behälter an einem trockenen Ort aufbewahren. Calcium wirkt auf der Haut ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Calcium reagiert heftig mit Wasser, dabei werden brennbarer Gase freigesetzt. Magnesium ist leicht entzündlich. Schutzbrille aufsetzen! Hinweise Die Reaktion der Erdalkalimetalle mit Wasser entspricht der der Alkalimetalle. Hierbei entstehen Laugen und Wasserstoff, z.b. Mg + 2 H 2 O Mg(OH) 2 + H 2 Methodische Bemerkungen Vor diesem Versuch sollte in analoger Weise die Reaktion der Alkalimetalle als Demonstrationsversuch durchgeführt und ausgewertet worden sein. Das erlaubt die Aufmerksamkeit der SchülerInnen auf die Schrägbeziehung (PSE) der Reaktivität zwischen Alkali- und Erdalkalimetallen. Hierbei kann die unterschiedliche Reaktivität aus Außenelektronen- und Schalenzahl abgeleitet werden. Entsorgung Magnesiumreste abfiltrieren oder nach Erwärmen durchreagieren lassen. Calciumhydroxidlösung im Becherglas zum Kalkwasser geben oder mit der Magnesiumhydroxidlösung in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben.

3 Herstellueg ued Eigeeschaftee voe Kalkwasser (Mageesiumhydroxidlösueg) (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Welche Eigeeschaftee besitzee Calcium- ued Mageesiumlaugee? Stelle Calciumhydroxidlösung (Calciumlauge) und Magnesiumhydroxidlösung (Magnesiumlauge) her und untersuche ihre Eigenschaften.

4 Material Positioe Material Besteller. Meege 1 Schutzbrille, farblose Scheiben Reagenzglasgestell, 12 Bohrungen; d = 22 mm, Holz Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Pulverspatel, Stahl, l = 150 mm Pinzette, l = 160 mm, gerade, stumpf Glasröhrchen mit Spitze, 200 mm, 10 Stück (1) 7 Pipette mit Gummikappe Glasrührstab, Boro 3.3, l = 200 mm, d = 5 mm Gummischlauch, Innen-d = 6 mm Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Reagenzglas, d = 18 mm, l = 180 mm, 10 Stück (3) 12 Reagenzglashalter bis d = 22 mm Zusätzliches Material Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm Butanbrenner Labogaz Butan-Kartusche CV300 Plus mit Ventil, 240 g Calcium, gekörnt 50 g Magnesium, Pulver, 100 g Wasser, destilliert, 5 l Phenolphthaleinlösung 0,5% in Ethanol, 100 ml Kohlestoffdioxid

5 Aufbau ued Durchführueg Aufbau Gefahree Calcium wirkt auf der Haut ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Calcium reagiert heftig mit Wasser unter Bildung brennbarer Gase. Magnesium ist leicht entzündlich. Schutzbrille aufsetzen! Durchführueg Ablauf Fülle das Becherglas zu zwei Drittel (Abb. 1) und ein Reagenzglas vollständig mit destilliertem Wasser (Abb. 2). Verschließe das Reagenzglas mit dem Daumen (Abb. 3) und stelle es mit der Mündung nach unten in das Becherglas (Abb. 4). Achte darauf, dass aus dem Reagenzglas kein Wasser ausfließt. Abb. 1 Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4

6 Gib mit der Pinzette 10 Calciumstückchen in die Öffnung des im Becherglas befindlichen Reagenzglases, so dass sie darin nach oben steigen (Abb. 5). Nimm das Reagenzglas aus dem Becherglas, sobald es mit Gas gefüllt ist, und halte es mit Öffnung an die Brennerflamme (Abb. 6). Achte darauf, dass Calciumreste im Becherglas verbleiben. Abb. 5 Abb. 6 Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit der Lösung, die im Glas entstanden ist (Abb. 7) und gib hierzu einige Tropfen Indikator (Abb. 8). Benutze ein Glasröhrchen um Kohlenstoffdioxid in die restliche Lösung im Becherglas einzuleiten (Abb. 9). Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9

7 Gib in das dritte Reagenzglas eine Spatelspitze Magnesiumpulver (Abb. 10) und fülle das Reagenzglas dann zu einem Viertel mit destilliertem Wasser (Abb. 11). Gib einige Tropfen Phenolphthaleinlösung hinzu (Abb. 12) und erwärme vorsichtig das Reagenzglas bis eine Reaktion eintritt (Abb. 13). Abb. 10 Abb. 11 Abb. 12 Abb. 13 Eetsorgueg Magnesium durchreagieren lassen. Inhalt aller Gefäße in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben.

8 Protokoll: Herstellueg ued Eigeeschaftee voe Kalkwasser (Mageesiumhydroxidlösueg) Ergebeis - Beobachtuegee (10 Puekte) Notiere deine Beobachtungen. Reaktion von Calcium: Reaktion von Magnesium: Auswertueg - Frage 1 (10 Puekte) Ziehe die Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen:

9 Auswertueg - Frage 2 (10 Puekte) Halte die beobachteten Reaktionen in einer Wortgleichung fest. Auswertueg - Frage 3 (10 Puekte) Fasse allgemein die hier verwendete Herstellungsart für Laugen in einem Merksatz zusammen.

10 Auswertueg - Frage 4 (10 Puekte) Unter welchem Namen und wozu wurde die Calciumlauge bereits verwendetet?