Lernzirkel Erdöl. Name:

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Marcus Bachmeier
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1 Lernzirkel Erdöl Name: Namen der weiteren Gruppenmitglieder: Inhalt des Lernzirkels: Station Name Inhalt 1 Cracken Experimental Durchführung des Crackens 2 Oktanzahl Internet Recherche Definition Oktanzahlen und Werte verschiedener Kraftstoffe (mit Quellenangabe!) 3 Benzin Internet - Veredelung von Benzin 4 Der Otto-Motor Literaturarbeit/Internet Aufbau eines 4-Takt-Motors? Welche Aufgabe hat ein Vergaser? 5 Benzin Internet - Gewinnung durch fraktionierte Destillation 6 Benzin Experiment Modellversuch zum Ottomotor - Jede Gruppe sucht sich zu Beginn der Stunde einen freien Versuch. Die Literatur und Internet-Stationen können von mehreren Gruppen parallel in der Bibliothek oder im Computerraum / Glaskasten durchgeführt werden. - Von jeder Gruppe sind insgesamt 4 Stationen (= 4 Schulstunden) zu bearbeiten! Pro Station wird eine Stunde veranschlagt. - In der 5. Stunde des Lernzirkels werden die einzelnen Stationen gemeinsam besprochen. - In der 6. Stunde wird ein Kurztest über den Lernzirkel geschrieben!

2 - Lernzirkelregeln: Sicherheit: - Das Verzehren von Lebensmitteln im Chemieraum ist verboten! - An Experimental-Stationen ist eine Schutzbrille zu tragen! - Vor dem Versuch die Versuchsvorschrift und die Sicherheitshinweise genau lesen! Sicherheitshinweise z.b. auf Flaschen beachten! Ordnung: - Die Stationen werden am Anfang der Stunde von allen gemeinsam aufgebaut und 5 min vor Stundenende gemeinsam wieder abgebaut. - Unterhaltungen finden nur im Flüsterton statt. Falls Sie an einer Station nicht weiterkommen, diskutieren Sie zunächst untereinander über das Problem bevor Sie den Lehrer befragen. - Alle Gruppenmitglieder übertragen die Ergebnisse in ihre Arbeitsmappe. - die Hausarbeiten sind von allen Gruppenmitgliedern einzeln im Heft / der Mappe anzufertigen! Sauberkeit: - Beim Versuchsaufbau und der Durchführung auf Sauberkeit achten. - Auch nach der Bearbeitung sind die Stationen für die nachfolgende Gruppe in einem sauberen Zustand zu hinterlassen.

3 -1- Cracken - Führen Sie den nachfolgenden Versuch gemäß der Versuchsvorschrift durch - Beobachten Sie den Perlkatalysator. Welcher Stoff könnte dort entstehen? - Welche Stoffe (Stoffklassen) entstehen beim Cracken? - Versuchen Sie eine Reaktionsgleichung aufzustellen! - Was passiert letztlich beim Cracken? Versuchsdurchführung: In einem Rundkolben mit Seitenhals wird auf vorerhitzem Perlkatalysator etwas flüssiges Paraffin getropft und weitererhitzt. Die entweichenden Dämpfe werden beim Austritt aus der Apparatur im Reagenzglas aufgefangen und auf Entflammbarkeit getestet. Zum Kondensat im U-Rohr werden einige Tropfen Bromwasser gegeben. Nachbereitung: Der Perlkatalysator wird in einem Reagenzglas über dem Bunsenbrenner bis zur Entfärbung kräftig erhitzt. Hilfen & Informationen: Paraffine (parum affinis = lat. wenig verwandt / meint: wenig reaktiv) sind Alkane. Nicht einmal 20% des Bedarfs an Benzin kann durch Destillation aus Erdöl gedeckt werden. Bei der fraktionierten Erdöldestillation fallen mehr langkettige Alkane (Schmieröle) an, als tatsächlich gebraucht werden. Durch das Erhitzen auf C werden die langkettigen Alkane in heftige Schlingerbewegungen versetzt, so dass die Moleküle an den Kohlenstoffverbindungen aufreißen. Dieser Vorgang heißt Cracken (engl. zerbrechen). Ein Katalysator beschleunigt diese Reaktion.

4 -2- Klopffestigkeit von Benzin / Oktanzahl - Informieren Sie sich im Internet über die Definition der Klopffestigkeit - Was versteht man unter Oktanzahl? - Stellen Sie eine Tabelle verschiedener ROZ-Werte von Kraftstoffen zusammen! - Welche Vor und Nachteile bieten Biodiesel und Bioethanol? Lösungen: Definition der Klopffestigkeit /Oktanzahl: : Tabelle: Oktanzahlen Stoff ROZ Quelle Tabelle: Vor- Nachteile von Biodiesel und Bioethanol Vorteil Nachteil Biodiesel Bioethanol

5 -3- Veredelung von Benzin - Informieren Sie sich im Internet über die Möglichkeiten der Veredelung von Benzin : - Warum wird Benzin veredelt? :

6 -4- Der Otto-Motor Aufgabe: - Zeichnen Sie die einzelnen Takte eines Viertaktmotors - Was versteht man unter Klopfen - Welche Aufgabe hat der Vergaser? Lösungen: Die Takte eines Viertaktmotors: Klopfen ist... : Aufgabe des Vergasers...

7 -5- Fraktionierte Destillation von Erdöl - Informieren Sie sich in den ausliegenden Schulbüchern über die fraktionierte Destillation von Erdöl und füllen Sie die nachstehende rechte Grafik aus. - Inwiefern spielt das Herkunftsland des Erdöls bei der fraktionierten Destillation eine Rolle? - Vergleichen Sie die Zusammensetzung des Erdöls aus verschiedenen Herkunftsländern mit dem Bedarf an Kohlenwasserstoffen in Deutschland

8 -6- Modellversuch zum Otto-Motor Geräte: Pappröhre, Klebefolie, Pappdeckel, Korkenstückchen, Tropfpipette, Streichhölzer, Reagenzglasklammer. Chemikalien: Benzin bzw. Heptan (F). Durchführung: Eine Pappröhre wird an einer Seite mit Klebefolie gut abgeklebt und so verschlossen. An diese untere Seite der Röhre bohrt man durch die Pappwand ein ca. 5 mm großes Loch. In die Röhre werden zusätzlich kleine Korkenstückchen gegeben. Anschließend tropft man 1 Tropfen Reinigungsbenzin in die Pappröhre, hält die obere Seite mit einem Pappdeckel zu, verschließt das gebohrte Loch mit dem Daumen und schüttelt die Röhre gut durch. Dann wird das durchbohrte Loch geöffnet, die Hand vom Deckel genommen und ein an einer Reagenzglasklammer befestigtes, brennendes Streichholz an das Loch geführt (Gehörschutz!). Der Versuch wird mit jeweils einem Tropfen mehr an Benzin wiederholt. Beobachtung: Die verschieden konzentrierten Benzin-Luft-Gemische reagieren unterschiedlich heftig. Bis zu einer bestimmten Anzahl von Tropfen kommt es zu keiner Entzündung. Dann gibt es einen Bereich, innerhalb dessen eine leichte Verpuffung beobachtet werden kann; der Pappdeckel fällt von der Röhrenöffnung. Bei einer etwas höheren Tropfenzahl hört man einen explosionsartigen Knall und der Pappdeckel fliegt in hohem Bogen durch den Raum. Gibt man viel mehr Benzin hinzu, kommt es wieder zu einer Verpuffung. Auswertung: Nicht jedes Benzin-Luft-Gemisch explodiert bei einer Zündung. Es müssen beide Komponenten in einem bestimmten Mischungsverhältnis vorliegen, so daß man magere, optimale und fette Gemische unterscheidet. Wieviele Benzintropfen dazu benötigt werden hängt vom Volumen der verwendeten Pappröhre ab. Für ein optimales Gemisch müssen für jedes Brennstoffmolekül genau so viele Sauerstoffmoleküle vorliegen, wie zu seiner vollständigen Oxidation notwendig sind. Feuerzeugbenzin besteht zum größten Teil aus Heptan - Stellen Sie die entsprechende Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Heptan mit Sauerstoff auf. - Treibstoffbetriebene Motoren nutzen die Verbrennung optimaler Gemische, um möglichst viel Energie aus dem jeweiligen Treibstoff zu erzielen. Was vermuten Sie als Grund, wenn schwarzer Qualm aus einem Autoauspuff kommt?

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