Nachweis der Kochsalzbestandteile

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1 Reaktionsgleichungen + NaCl (aq ) + AgNO 3 (aq ) AgCl (s) + NO 3 (aq ) + Na (aq ) Na Na h ν Na Zeitbedarf Vorbereitung: 5 min. Durchführung: 5 min. Nachbereitung: 5 min. Chemikalienliste Edukte Chemikalien Summenformel R-Sätze S-Sätze Gefahrensymbole Schuleinsatz Natriumchlorid NaCl (s) S1 Wasser (entsalzt) H 2 O (l) S1 Salpetersaure Silbernitrat-Lösung AgNO 3 (aq) 34-50/ C, N S1 Salzsäure (konz., w = 32 %) HCl C S1 Produkte Chemikalien Summenformel R-Sätze S-Sätze Gefahrensymbole Schuleinsatz Silberchlorid AgCl (s) S1 Gefahrensymbole Materialien und Geräte Uhrglas, Spatel, Demoreagenzglas, Stativmaterial (Platte, Gewindestange, Doppelmuffe, Stativklemme) oder Reagenzglasständer, Tropfpipette mit Hütchen, schwarze Pappe, Becherglas (100 ml), Bunsenbrenner, Magnesiastäbchen, Feuerzeug

2 Versuchsaufbau Abb. 1: Chloridnachweis Abb. 2: Natriumnachweis Durchführung Augenschutz Schutzhandschuhe Schutzkleidung Falls keine salpetersaure Silbernitrat-Lösung vorhanden ist, so muss diese zunächst angesetzt werden (1,7 g Silbernitrat in 100 ml entsalztem Wasser lösen und mit 10 Tropfen konzentrierter Salpetersäure versetzen). Das Reaktionsprodukt aus Versuch H03 Chlorgas trifft auf elementares Natrium wird aus dem Reaktionsrohr geschabt und auf ein Uhrglas gegeben. Alternativ kann auch Natriumchlorid (ca. 3-4 g) verwendet werden. Etwa die Hälfte der Substanz wird nun in ein Demoreagenzglas gegeben und mit entsalztem Wasser gelöst. Dazu wird das Reagenzglas kurz geschüttelt. Anschließend wird die Lösung mit salpetersaurer Silbernitrat-Lösung versetzt. Um die Reaktion besser zu sehen, kann eine schwarze Pappe hinter dem Reagenzglas platziert werden. Für den zweiten Teil wird ein Bunsenbrenner entzündet und auf die rauschende Flamme eingestellt. Darin wird ein Magnesiastäbchen ausgeglüht, bis die Flamme keine Färbung mehr aufweist. Dann wird das Stäbchen kurz in konzentrierte Salzsäure getaucht und anschließend mit ihm etwas von der zu prüfenden Substanz aufgenommen. Nun wird das Magnesiastäbchen wieder in die Bunsenbrennerflamme gehalten. Beobachtungen Die zu prüfende Substanz lässt sich gut in Wasser lösen. Bei der Zugabe von Silbernitrat-Lösung bilden sich weiße Schlieren und ein weißer Niederschlag. Beim Einbringen der Substanz in die Bunsenbrennerflamme färbt sich diese stark gelb-orange.

3 Abb. 3: Ausfällung im Reagenzglas Abb. 4: Flammenfärbung Entsorgung Die Lösung mit Silbernitrat wird mit der konzentrierten Salzsäure aus dem zweiten Versuchsteil versetzt und in die flüssigen Silberabfälle gegeben. Sollten keine Behälter für Silberabfälle vorhanden sein, so wird die Silbernitrat-Lösung neutral in die Schwermetallabfälle entsorgt und die Salzsäure neutralisiert und in den Ausguss gegeben. Die Spitze des Magnesiastäbchens wird abgebrochen und zusammen mit dem Rest der zu prüfenden Substanz in den Feststoffabfall entsorgt. Fachliche Analyse Da das Produkt aus dem Versuch H03 Chlorgas trifft auf elementares Natrium verwendet wurde, ist bekannt, dass es sich um Natriumchlorid handelt. Daher wird die Substanz eben auf die beiden Bestandteile Natrium- und Chlorid-Ionen bzw. Natrium und Chlor untersucht. Die Halogenid-Ionen werden mithilfe einer salpetersauren Silbernitrat-Lösung nachgewiesen. Dabei bilden sich Silberhalogenide, d.h. in unserem Versuch Silberchlorid: + NaCl (aq ) + AgNO 3 (aq ) AgCl (s) + NO 3 (aq ) + Na (aq ) Diesen Vorgang nennt man Ausfällung und er dient sowohl zum qualitativen als auch quantitativen Nachweis von Silber und Chlorid. Die Ausfällung funktioniert deshalb so gut, da sich in einem Liter Wasser bei 25 C nur etwa 1, mol Silberchlorid lösen lassen. Der Überschuss fällt als weißer Niederschlag aus. Nur sehr wenige Ionen, z.b. Bromid und Iodid, bilden mit Silbernitrat solche Niederschläge, die sich darüber hinaus nicht in Salpetersäure lösen. Deshalb wird die Silbernitrat- Lösung mit Salpetersäure angesäuert. Bereits unwägbare Mengen von Natrium rufen bei einer rauschenden, nicht leuchtenden Bunsenbrennerflamme eine intensiv gelbe Färbung hervor. Diese resultiert aus der Anhebung der Valenzelektronen des Natriums in ein höheres Energieniveau. Bedingt wird dies durch die Zufuhr thermischer Energie durch die Bunsenbrennerflamme. Die Elektronen verweilen aber nur kurz in dem höheren Energieniveau und fallen dann, unter Abgabe der vorher aufgenommenen Energie, wieder in ihren Ausgangszustand zurück. Die Energieabgabe erfolgt dann aber nicht als Wärmeenergie, sondern in Form von Licht und im Falle des Natriums als intensiv gelbes Licht: Na Na h ν Na

4 Vorher muss das Magnesiastäbchen von allen Verunreinigungen befreit werden, weswegen es in der Flamme solange ausgeglüht und dann in konzentrierte Salzsäure getaucht wird, bis es die Flamme nicht mehr färbt. Methodisch didaktische Analyse Einordnung Nach dem hessischen Lehrplan G8 ist der Versuch in die Stufe 8G.2 im Thema Ordnung in der Vielfalt, Atombau und Periodensystem und in das Unterthema 2.5 Halogene einzuordnen. Die Thematisierung von Halogenverbindungen wird zwar nicht explizit erwähnt, sollte aber meines Erachtens nicht fehlen. Natriumchlorid bietet sich dazu sehr gut an, da es jedem Schüler aus dem Alltag bekannt sein dürfte. Aufwand Der Versuch ist in keinster Weise aufwendig. Alle Chemikalien und Materialien sollten in einer Laborsammlung vorhanden und griffbereit sein. Auch der Aufbau geht sehr schnell und der Versuch ist in knapp 5 Minuten durchgeführt. Durchführung Der Versuch funktioniert sehr gut, da sich die Chlorid- und Natrium-Ionen bereits beim Vorhandensein in geringsten Mengen nachweisen lassen. Durchgeführt bzw. für die Klasse vorgeführt werden sollte der Versuch nicht vom Lehrer, sondern von den Schülern selbst. Der Lehrer sollte auch das Video eher als Inspiration ansehen, wie der Versuch durchzuführen ist, als ihn anhand des Videos den Schülern näherzubringen. Fazit Ein schneller Versuch zum Nachweis der Bestandteile eines Salzes mit gut sichtbaren Effekten.

5 Literaturangaben Versuchsquellen [1] Jander, Balsius: Lehrbuch der präparativen anorganischen Chemie, Seiten 267 (V2), 373 (V 1). Stuttgart: S. Hirzel Verlag [2] Fluck, E., Mahr, C.: Anorganisches Grundpraktikum, Seite 144f (V 112). 6. bearbeitete und ergänzte Auflage. Weinheim VCH-Verlag Sekundärliteratur [1] FIZ CHEMIE (Fachinformationszentrum Chemie GmbH): Encyclopedia - ChemgaPedia. Zu finden unter URL: Letzter Zugriff am [2] Hessisches Kultusministerium: Lehrplan Chemie Gymnasialer Bildungsgang Jahrgangsstufen 7G bis 12G Zu finden unter URL: Letzter Zugriff am [3] Hollemann, A. F.; Wiberg, E.; Wiberg, N.: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Seite 1457f. 102., stark umgearbeitete und verbesserte Auflage. Berlin, New York: de Gruyter [4] Mortimer, C. E.: Chemie Das Basiswissen der Chemie. 7., korrigierte Auflage. Stuttgart, New York: Georg Thieme Verlag [5] Unfallkasse Hessen; Hessisches Kultusministerium: Hessisches Gefahrstoffinformationssystem Schule - HessGISS. Version /2009.