Welche Eigenschaften hat die in Haushaltsreinigern verwendete Lauge?

Transkript

1 Naturwissenschaften - Chemie - Säuren, Basen, Salze - 2 Basen (P758750) 2.3 Ammoniak - Vergleich von Gas und wässrige Lösung Experiment von: Phywe Gedruckt: :56:44 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Welche Eigenschaften hat die in Haushaltsreinigern verwendete Lauge? Stelle aus "Salmiak" Ammoniak her und untersuche seine Eigenschaften. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Aus Ammoniumchlorid (und Haushaltsreinigern) und Natriumhydroxid entwickelt sich ein nach Pferdestall riechendes Gas, Ammoniak. Ammoniak zeigt die typischen Eigenschaften einer Lauge nur als wässriger Lösung. Laugen verhalten sich insofern ähnlich wie Säuren. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Zur Zeitersparnis kann konzentrierte Ammoniumchloridlösung vor dem Unterricht vorbereitet werden. Ebenso können bereits gefüllte Trockenrohre zur Verfügung gestellt werden. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Der Versuch ist instrumentell recht anspruchsvoll. Achten Sie auf Vollständigkeit des Auflaufs und auf Korrektheit des Stromkreises. Lassen Sie eine Leitfähigkeitsprüfung des destillierten Wassers durchführen, falls diese im Laufe des vorangegangenen Experiments durchgeführt wurde. Beenden Sie den Versuch sofort nach Temperaturund Leitfähigkeitsmessung, damit möglichst wenig Ammoniak in die Umgebung entweicht. Sollten die Arbeitsplätze unter dem Abzug nicht ausreichen, kann auf die Prüfung mit trockenem Lackmuspapier verzichtet werden und das entstehende Ammoniak direkt in das Wasser eingeleitet werden. Hierbei bleibt bei geschlossener Apparatur die Geruchsbelästigung sehr gering. Die Nichtverfärbung sollte an einer Apparatur im Abzug demonstriert werden. Versuchsaufbau für den nächsten Versuch wiederverwenden

3 H- und P-Sätze Natriumhydroxid: H34: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305 + P35 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P309 + P30: BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P30 + P330 + P33:BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P50: Inhalt / Behälter... zuführen. Ammoniumchlorid: H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H39: Verursacht schwere Augenreizung. 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. Gefahren: Natriumhydroxid wirkt stark ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Schutzbrille aufsetzen! Während des Versuches entstehen gesundheitsschädliche und übelriechende Gase. Versuch im Abzug durchführen! Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Hinweise Ammoniumchlorid wird anstelle der in der Literatur meist angegebenen konzentrierten Ammoniaklösung verwendet, um die Geruchsbelästigung gering zu halten. Es wird durch Natriumhydroxid nach folgender Gleichung zersetzt: NH 4 Cl + NaOH NH 3 + H 2 O + NaCl Die Ammoniumchloridlösung muss konzentriert sein, da sich sonst zu wenig Ammoniakgas aufgrund seiner guten Löslichkeit bildet

4 Methodische Bemerkungen Trotz des einfachen Aufbaus ist dieser Versuch als Schülerversuch geeignet, er kann auch auf kompliziertere Aufbauten im naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufe II vorbereiten. Anhand dieses Versuches (Ionenbegriff) kann bereits die Brösted-Definition einer Lauge als Protonendonator erarbeitet werden, dieser ergibt sich aber methodisch sinnvoller immanent bei den Versuchen zu Reaktionen von Matalloxiden mit Wasser. Entsorgung Inhalt der Gefäße in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben, Trockenrohr mit Inhalt für Versuch "Löslichkeit von Ammoniak im Wasser" wiederverwenden

5 Material Material Material von "TESS Chemie Set Säuren / Basen / Salze" (Bestellnummer ) - 5 -

6 Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge 2 Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Schülerthermometer, C, l = 80 mm Glasrührstab, Boro 3.3, l = 200 mm, d = 5 mm Verbindungsleitung, 4 mm Stecker, 9 A, blau, 50 cm Verbindungsleitung, 4 mm Stecker, 9 A, rot, 50 cm Glasröhrchen mit Spitze, l = 200 mm, 0 Stück () 8 Krokodilklemme, blank, 0 Stück (2) 9 Lampenfassung E0, Gehäuse G Erlenmeyerkolbe, DURAN, 250 ml, Enghals, SB Gummistopfen d = 26/32 mm, 2 x Bohrung 7 mm Glasröhrchen, rechtwinklig, 85 x 60, 0 Stück (2) 3 Batterie, 4.5 V, 3R 2 DIN Glühlampe, 4V/0.04 A, E Pulverspatel, Stahl, l = 50 mm Laborbecher, niedrige Form, 00 ml, Polypropylen, stapelbar Gummischlauch, Innen-d = 6 mm Lackmus-Papier, rot, Rolle U-Rofr mit 2 seitliche Ansätzen, SB Gummistopfen, d = 22/7 mm, ohne Bohrung Gummistopfen, d = 22/7 mm, Bohrung 7 mm Reagenzglas, d = 20 mm, l = 80 mm, SB 9, mit Ansatzstutzen Tropftrichter 50 ml, Tropfspitze, NS Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Halter für 2 Elektroden Stativfuß, variabel Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Doppelmuffe Eisenstäbchen, d = 2 mm, l = 200 mm, 5 Stück (2) 30 Stativstange Edelstahl 8/8, l = 400 mm, d = 0 mm Chemikalien, Hilfsmaterial - 6 -

7 Position Material Ammoniumchlorid, reinst, 250 g Bestellnr Menge Glycerin, 99%, 250 ml Natriumhydroxid, Perlen, 500 g Wasser, destilliert, 5 l Phenolphthaleinlösung, 0,5% in Ethanol, 00 ml Für das Experiment benötigte Materialien - 7 -

8 Aufbau Aufbau Gefahren Natriumhydroxid wirkt stark ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Schutzbrille aufsetzen! Während des Versuches entstehen gesundheitsschädliche und übelriechende Gase. Versuch im Abzug durchführen! Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Aufbau Baue das Stativ nach Abb. - Abb. 6 auf. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb

9 Abb. 5 Abb. 6 Befestige die Doppelmuffe (Abb. 7) und die Universalklemme (Abb. 8) an der linken Stativstange und stelle den Erlenmeyerkolben so, dass er fest auf der Arbeitsplatte steht. Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Vollende den Aufbau des Experimentes nach Abb. 0 - Abb

10 Abb. 0 Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Gib in den Kolben drei Löffel Natriumhydroxid (Abb. 5). Abb

11 Nach Gleitendmachen mit Glycerin (Abb. 6) drehe vorsichtig den Tropftrichter in den Stopfen mit den zwei Bohrungen (Abb. 7) und das Winkelrohr aus Glas in die zweite Bohrung (Abb. 8). Verschließe mit dem Stopfen den Erlenmeyerkolben (Abb. 9). Abb. 6 Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Fülle das U-Rohr mit Natriumhydroxidplätzchen bis beide Schenkel etwa zur Hälfte gefüllt sind (Abb. 20) und verschließe sie mit den beiden ungebohrten Stopfen (Abb. 2). Bringe das U-Rohr an das zweite Klemme an (Abb. 22) und verbinde über ein Schlauchstück den seitlichen Ansatzstutzen des U-Rohres mit dem gewinkelten Glasröhrchen des Erlenmeyerkolbens (Abb. 23). Abb. 20 Abb

12 Abb. 22 Abb. 23 Befestige ein Reagenzglas mit Ansatzstutzen an der rechten Stativstange (Abb. 24). Benutze ein anderes Schlauchstück um den Ansatzstutzen des U-Rohres mit dem gewinkelten Glasröhrchen zu verbinden (Abb. 25). Abb. 24 Abb. 25 Drehe ein rechtwinkeliges Glasröhrchen in einen Gummistopfen und verschließe damit das Reagenzglas mit Ansatzstutzen. Benutze ebenfalls ein Schlauchstück um das gewinkelte Glasröhrchen mit dem Glasröhrchen mit Spitze zu verbinden (Gaseinleitungsrohr) (Abb. 26). Abb. 26 Bringe die beiden Eisenstäbchen im Elektrodenhalter an und spanne diesen so in die Muffe ein, dass die Eisenstäbchen nach unten zeigen (Abb. 27)

13 Abb. 27 Schiebe die Stecker zweier Verbindungsleitungen in die beiden freien Buchsen des Elektrodenhalters (Abb Abb. 29). Stelle die Verbindung zwischen Elektrodenhalter - Batterie bzw. Batterie - Lampenfassung mittels Verbindungsleitungen und Krokodilklemmen her (Abb. 30). Schraube die Glühbirne in die Lampenfassung. Abb. 28 Abb. 29 Abb. 30 Fülle in ein Becherglas ca. 00 ml destilliertes Wasser (Abb. 3) und füge unter Umrühren mit einem Glasstab soviel Ammoniumchlorid hinzu, bis sich kein Salz mehr löst (Abb. 32)

14 Abb. 3 Abb

15 Durchführung Durchführung Ablauf Gib in den Tropftrichter bei verschlossenem Hahn die Ammoniumchloridlösung (Fig. 33). Fig. 33 Fülle das zweite Becherglas zu zwei Dritteln mit destilliertem Wasser und stelle es unter den Elektrodenhalter (Fig. 34). Senke die Elektrodenhalter, so dass die Eisenstäbchen in das destillierte Wasser eintauchen (Fig. 35). Überprüfe die Leitfähigkeit des destillierten Wassers mit den Eisenstäbchen und die Temperatur mit dem Thermometer (Fig. 36). Fig. 34 Fig. 35 Fig

16 Öffne den Hahn des Tropftrichters soweit, dass die konzentrierte Ammoniumchloridlösung tropfenweise auf das Natriumhydroxid gelangt (Fig. 37). Halte an die Öffnung des Gasableitungsrohres ein feuchtes rotes Lackmuspapier. Wechsle dieses gegen ein trockenes Lackmuspapier aus, sobald das feuchte sich verfärbt hat. Fig. 37 Fig. 38 Hänge das Gaseinleitungsrohr in das Becherglas mit dem destillierten Wasser (Fig. 39) und beobachte mit dem Thermometer die Temperaturentwicklung. Fig. 39 Überprüfe wiederum die Leitfähigkeit der Lösung (Fig. 40). Fig

17 Entsorgung Inhalt des Erlenmeyerkolbens und des Becherglases in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. Trockenrohr mit Natriumhydroxid für den nächsten Versuch wiederverwenden

18 Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen in allgemeiner Form. Beim Auftropfen der Ammoniumchloridlösung bilden sich über den Natriumhydroxid Nebel. Die aus dem Gaseinleitungsrohr austretenden Gase färben das feuchte Lackmuspapier blau, das trockene jedoch nicht. Beim Einleiten des Gases in Wasser steigt die Temperatur und die Lampe geht an. Frage 2: Notiere deine Ergebnisse in Tabelle. Tabelle Lackmuspapier feucht Lackmuspapier trocken Temperatur ( C) Glühbirne an/aus vor Gasentwicklung nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nach Gasentwicklung nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn - 8 -

19 Tabelle a Lackmuspapier feucht Lackmuspapier trocken Temperatur ( C) Glühbirne an/aus vor Gasentwicklung rot rot 20 aus nach Gasentwicklung blau rot 25 an - 9 -

20 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus deine Beobachtungen. Woran kann man erkennen, dass die in diesem Experiment gewonnene Lauge die gleiche wie in den Haushaltsreinigern ist? Bei der Einwirkung von Natriumhydroxid auf Ammoniakchlorid entsteht der gleiche Stoff wie bei der Einwirkung auf Haushaltsreinigern, was sich am Geruch erkennen lässt. Dieses Gas wirkt erst als Lauge, wenn es mit Wasser reagiert. Dies zeigt sich an der Nichtfärbung des trockenen Indikatorpapiers. Frage 2: Welcher bei den Säuren ermittelte Sachverhalt entspricht diesen Beobachtungen? Übertrage diesen Sachverhalt auf Laugen

21 Schon bei den Säuren wurde festgestellt, dass säurebildende Substanzen erst in wässrigen Lösungen die typischen Säureeigenschaften wie Indikatorumfärbung, Leitfähigkeit, etc., zeigen. Dies gilt auch für Laugenbildende Stoffe: Auch diese zeigen die typischen Eigenschaften von Laugen erst in wässrigen Lösungen. Frage 3: Aus welchen Teilchen muss eine Lauge nach dem Ergebnis dieses Versuchen bestehen? Da eine Leitfähigkeit erst beim Einleiten von Ammoniakgas in destilliertes Wasser feststellbar ist, müssen bei der Reaktion geladene Teilchen (Ionen) entstanden sein. Laugen bestehen also ebenso wie Säuren aus Ionen