3.3 Salzbildung aus chemischen Elementen. Aufgabe. Lassen sich Salze direkt aus chemischen Elementen bilden?

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Säuren, Basen, Salze - 3 Salze (P759600) 3.3 Salzbildung aus chemischen Elementen Experiment von: Phywe Gedruckt: :9:44 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Lassen sich Salze direkt aus chemischen Elementen bilden? Bringen Metalle mit Schwefel und Iod zur Reaktion. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Binäre Salze lassen sich im Regelfall direkt aus den Elementen herstellen. Die am häufigsten vorkommenden Nichtmetallgruppen, die mit Metallen Salze bilden, sind die Chalkogene und Halogene. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Das Eisen/Schwefel-Gemisch zündet unter den angegebenen Bedingungen, wenn reduziertes Eisen verwendet wird. Das grobe, im Regenfall anoxidierte Eisenpulver ist nicht geeignet. Die Schwefelstücke sollten in der Nacht vor dem Versuch bei mäßiger Temperatur (ca. 50 C) im Trockenschrank getrocknet werden, da Schwefel bei längerer Lagerung stets etwas feucht wird. Zur Verkürzung der Versuchsdauer oder bei nicht ausreichender Anzahl Waagen kann das Eisen/Schwefel-Gemisch (Mischungsverhältnis 7:4) vorher angesetzt werden. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Achten Sie darauf, dass die Versuche auf einer Arbeitsplatte durchgeführt werden, da die Reagenzgläser bei Versuchsteil springen können. Für diesen Versuch können ältere Reagenzgläser verwendet werden, da das entstehende Eisensulfid sich häufig nur durch Zerschlagen des Reagenzglases entnehmen lässt. Zink und Iod reagieren nach Wasserzugabe im Regenfall spontan und heftig unter Ioddampfbildung. Achten Sie darauf, dass dieser Dampf von den SchülerInnen nicht eingeatmet wird. Sollte die Reaktion nicht anspringen, kann das Reagenzglas sehr kurz erwärmt werden

3 H- und P-Sätze Zink-Pulver: H40: Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P308 + P33: Bei Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P302 + P352: Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen. P305 + P35 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P50: Inhalt/Behälter... zuführen. (... gemäß lokalen/ regionalen/ nationalen/ internationalen Vorschriften anzugeben). Iod: H332: H32: H400: P273: P302 + P352: P50: Gesundheitsschädlich bei Einatmen. Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt. Sehr giftig für Wasserorganismen. Freisetzung in die Umwelt vermeiden. Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen. Inhalt/Behälter... zuführen. (... gemäß lokalen/ regionalen/ nationalen/ internationalen Vorschriften anzugeben). Eisenpulver: H228: P20: P50: Entzündbarer Feststoff. Von Hitze / Funken / offener Flamme / heiißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. Inhalt/Behälter... zuführen. (... gemäß lokalen/ regionalen/ nationalen/ internationalen Vorschriften anzugeben). Schwefel Stücke: H35: P302 + P352: P50: Verursacht Hautreizungen. Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen. Inhalt/Behälter... zuführen. (... gemäß lokalen/ regionalen/ nationalen/ internationalen Vorschriften anzugeben). Gefahren Ioddämpfe sind gesundheitsschädlich. Nicht einatmen! - 3 -

4 Beim Erhitzen des Schwefels entstehen gesundheitsschädliche Gase. Nicht einatmen! Schutzbrille aufsetzen! Hinweise Die Reaktion von Zink mit Iod erfolgt nach Zugabe von Wasser aufgrund der Lösungswärme, der Oberflächenvergrößerung sowie der Bildung geringer katalytisch wirkender Mengen von Iodwasserstoff und hypoiodiger Säure. Das Eisensulfid kann für weitere Versuche (Rösten, Darstellung von Schwefelwasserstoff, etc.) verwendet werden. Methodische Bemerkungen Dieser Versuch eignet sich gut zur Thematisierung der gemeinsamen Eigenschaften der Gruppen des PSE sowie einer Problematisierung des Salzbegriffes, wie sie in Aufgabe 4 unter "Fragen und Aufgaben" verlangt wird. Da dieser Themenbereich recht komplex ist, erfordert die Lösung dieser Aufgabe ein umfassendes problemorientiertes Unterrichstgespräch. Entsorgung Eisensulfid in einem entsprechend gekennzeichneten Behälter für weitere Versuche sammeln. Zinkiodid(lösung) für Elektrolyseversuche (Zink/Iod-Batterie) aufbewahren oder in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben

5 Material Material Material von "TESS Chemie Set Säuren / Basen / Salze" (Bestellnummer ) Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge 2 Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Rundfilter, qualitativ, d = 25 mm, 00 Stück () 4 Mörser mit Pistill, Porzellan, 70 ml, d = 90 mm Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen; d = 22 mm, Holz Pulverspatel, Stahl, l = 50 mm Uhrglasschale, d = 60 mm Pipette mit Gummikappe, lang Reagenzglas, d = 8, l = 80 mm, 0 Stück (3) 0 Trichter, Oben-d = 60 mm, PP Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Stativfuß, variabel Doppelmuffe Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 00 mm Drahtnetz mit Keramik mm Stativstange Edelstahl 8/8, l = 400 mm, d = 0 mm Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Bunsenbrenner, für Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW, lfd, Meter Eisenpulver, fein Iod, doppelt sublimiert 25 g Schwefel, Stücke, 500 g Wasser, destilliert, 5 l Zink, Pulver, 00 g Fahrradspeiche, Stricknadel o.ä. Für das Experiment benötigte Materialien - 5 -

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7 Aufbau Aufgabe Gefahren Ioddämpfe sind gesundheitsschädlich. Nicht einatmen! Beim Erhitzen des Schwefels entstehen gesundheitsschädliche Gase. Nicht einatmen! Schutzbrille aufsetzen! Aufgabe Baue das Stativ mit der Muffe und die Universalklemme nach Abb. - Abb. 4 auf. Stelle es auf die Arbeitsplatte. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Zerkleinere im Mörser 4 g Schwefel (Abb. 5) und vermische ihm mit 7 g Eisen (Abb. 6). Fülle mit dem Gemisch das Reagenzglas zu einem Drittel (Abb. 7). Verdichte das Gemisch duurch vorsichtiges Aufklopfen des Reagenzglases (Abb. 8)

8 Abb. 5 Abb. 6 Abb. 7 Abb

9 Durchführung Durchführung Ablauf Spanne das Reagenzglas am Stativ ein (Abb. 9). Bringe im Brenner eine Sticknadel zum Glühen (Abb. 0), führe diese in das Gemisch im Reagenzglas (Abb. ) und lasse sie darin stecken. Stelle das Reagenzglas nach Abkühlen in das Reagenzglasgestell (Abb. 2). Abb. 9 Abb. 0 Abb. Abb. 2 Gib in das zweite Reagenzglas eine Spatelspitze möglichst feingepulverter Iodkristalle und eine nur weinig größere Menge Zink (Abb. 3). Vermische beide Stoffe miteinander durch Schütteln. Abb

10 Spanne das Reagenzglas am Stativ und gib mit der Pipette zwei Tropfen destilliertes Wasser auf das Gemisch (Abb. 4). Nach der Reaktion, fülle das Reagenzglas mit etwa cm Wasser (Abb. 5) und schüttele es kräftig. Abb. 4 Abb. 5 Falte das Filterpapier wie auf Abb. 6 - Abb. 9 gezeigt wird. Abb. 6 Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Filtriere die Lösung in ein weiteres Reagenzglas (Abb. 20)

11 Abb. 20 Ersetze Muffe und Klemme durch den Stativring (Abb. 2) lege hierauf das Drahtnetz (Abb. 22). Stelle darauf das Uhrglas (Abb. 23). Gib mit der Pipette etwa 0 Tropfen Filtrat auf das Uhrglas (Abb. 24) und erwärme es vorsichtig mit kleiner Brennerflamme (Abb. 25). Stelle das Erhitzen ein, wenn das Wasser fast vollständig verdampf ist. Abb. 2 Abb. 22 Abb. 23 Abb

12 Abb. 25 Entsorgung Eisensulfid in einem gekennzeichneten Behälter sammeln. Zinkiodid in einem gekennzeichneten Gefäß sammeln oder in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben

13 Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. Versuchsteil (glühende Stricknadel im Gemisch Eisen/Schwefel): Versuchsteil 2 (Zugabe von Wasser auf Jod/Zink Gemisch): Versuchsteil : Das Eisen/Schwefel Gemisch glüht auf. Die Glut wandert durch das gesamte Gemisch. Es entsteht ein grauschwarzer, schlackeförmiger Stoff. Versuchsteil 2: Bei Zugabe eines Wassertropfens reagiert das Gemisch unter Aufzischen und Bildung eines violetten Gases. Der entstehende Stoff löst sich weitgehend in Wasser. Beim Eindampfen dieser Lösung entstehen farblose bis weiße Kristalle

14 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen. Gib die Vorgänge in einer Reaktionsgleichung wieder. Eisen reagiert mit Schwefel unter Bildung von Eisensulfid. Fe + S FeS Zink reagiert mit Iod unter Bildung von Zinkiodid. Diese Verbindung ist im Gegensatz zu Eisensulfid wasserlöslich und kristallisierbar. Zn + I 2 ZnI 2 Frage 2: Formuliere die hier aufgezeigte Salzbildungsart in einem Merksatz

15 Reagieren Metalle mit Nichtmetallen, so entstehen Salze. Frage 3: Wie könnten Natriumchlorid (Kochsalz) hergestellt werden? Kochsalz ließe sich herstellen, indem über erwärmtes Natrium Chlorgas geleitet wird. Hierbei reagieren die beiden Stoffe zu Natriumchlorid. Fragen 4: Erläutere anhand des Versuchergebnisses, warum die Schwefelgruppe im PSE Chalkogene (Erzbildner), die Fluorgruppe Halogene (Salzbildner) genannt wird. Erläutere hierbei, warum chemisch gesehen Sulfide ebenfalls Salze sind

16 Bei der Reaktion von Eisen mit Schwefel entsteht ein Schlacke-ähnlicher, wasserunlöslicher Stoff. Andere Sulfide zeigen ähnliche Eigenschaften, sie sind häufig Hauptbestandteile der Erze. Ebenfalls in der Schwefelgruppe des PSE befindet sich der Sauerstoff. Auch Metalloxide sind häufig Erzbestandteile. Deshalb heißt die gesamte Gruppe Chalkogene. Die Elemente Fluor, Chlor, Brom und Iod reagieren mit Metallen zu meist kristallinen und wasserlöslichen Salzen, so z.b. Natriumchlorid (Kochsalz). Diese Gruppe heißt deshalb Halogene. Da Salze sowohl als Verbindungen von Metallkationen mit Nichtmetall(komplex)anionen aufgefasst werden können, als auch als Verbindungen aus Metallkationen und Säurerestanionen, sind nach dieser Definition Sulfide ebenfalls Salze. Sie sind zwar meist nicht wasserlöslich und mitunter amorph, bestehen aber ebenfalls aus Metallkationen und Nichtmetallanionen. Das S 2- -Ion kann als Säurerestanion des Schwefelwasserstoffs aufgefasst werden