Der Louche-Effekt zum Struktur-Eigenschafts-

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1 1 von 14 Der Louche-Effekt zum Struktur-Eigenschafts- Konzept mit der 2-4-Alle-Methode Torsten Witteck, Bielefeld einz Wambach, Köln Niveau: Sek. II Dauer: 2 3 Stunden Bezug zu den KMK-Bildungsstandards Fachwissen: Die Schülerinnen und Schüler verwenden Bindungsmodelle zur Interpretation von räumlichen Strukturen und zwischenmolekularen Wechselwirkungen. Erkenntnisgewinnung: Zu einer gegebenen Problemstellung formulieren die Lernenden wissenschaftliche Fragen. Sie entwickeln, planen und führen einen geeigneten, umsetzbaren Versuch selbstständig durch. Sie protokollieren ihre Beobachtungen und Ergebnisse und werten diese aus. Kommunikation: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben, veranschaulichen oder erklären chemische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und/oder mithilfe von Modellen und Darstellungen. Sie stellen Zusammenhänge zwischen chemischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und übersetzen dabei bewusst Fachsprache in Alltagssprache und umgekehrt. Sie dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit situationsgerecht und adressatenbezogen. Die Lernenden argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig. Sie vertreten ihre Standpunkte zu chemischen Sachverhalten und relektieren Einwände selbstkritisch. Als Team planen, strukturieren, relektieren und präsentieren sie ihre Arbeit. Bewertung: Die Schülerinnen und Schüler nutzen fachtypische und vernetzte Kenntnisse und Fertigkeiten, um lebenspraktisch bedeutsame Zusammenhänge zu erschließen. Sie binden chemische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese an. Der Beitrag enthält Materialien für: ü ffene Unterrichtsformen (2-4-Alle-Methode) ü Lernerfolgskontrolle ü Schülerarbeitsblätter II/ intergrundinformationen uzo ist eine griechische Spirituose, die Anisöl, extrahiert aus der Anisplanze, enthält. Im Anisöl sind bis zu 90 % Anethol enthalten. Anethol, ein ätherisches Öl, gehört zur Gruppe der Alkylphenylether. Es ist in Ethanol löslich, aber unlöslich in Wasser. Reiner uzo ist eine farblose, klare, leicht bewegliche, alkoholhaltige Flüssigkeit. Beim Verdünnen mit Wasser trübt sich die Mischung milchig. Dieses Phänomen beruht auf dem Louche-Effekt (frz.: louche undurchsichtig, verdächtig, anrüchig), der die milchige Trübung von klaren, anisölhaltigen Spirituosen durch Zugabe von Wasser oder auch starke Kühlung bezeichnet. Ursache ist die Bildung einer Öl-in-Wasser-Emulsion. Anethol und Wasser sind ineinander praktisch unlöslich. Das Anetholmolekül ist kein Dipolmolekül ( unpolar ) und kann keine Wasserstoffbrücken ausbilden. An den Grenzlächen zwischen Wasser und Öltröpfchen wird das Licht gestreut, was die milchig-weiße Trübung hervorruft. Ethanol ist mit beiden Substanzen mischbar, da das Molekül sowohl einen hydrophoben bzw. lipophilen Anteil (die Ethyl-Gruppe), als auch einen hydrophilen bzw. lipophoben Anteil (die ydroxyl-gruppe) enthält. Letztere kann Wasserstoffbrücken ausbilden. 33 RAAbits hemie, November 2010

2 2 von 14 II/ Wird nun der Wasseranteil im uzo erhöht, so fällt Anethol aus. Das Anetholmolekül wird nicht mehr vollständig von Ethanolmolekülen umgeben. So können sich Anetholmoleküle zusammenlagern und bilden kleine Öl-Tröpfchen, welche die Trübung des Getränks verursachen. Werden der Lösung wieder kleine Portionen Ethanol zugegeben, verschwindet die Trübung, wenn das Verhältnis von Wasser/Ethanol wieder in den Bereich 60/40 (v/v) gebracht wird. inweise zur Didaktik und Methodik Ein wichtiger Themenbereich in der hemie ist die Löslichkeit bzw. Mischbarkeit unterschiedlicher Stoffe. Der Louche-Effekt (vgl. Wambach 2007) kann in eine Unterrichtsreihe zur Thematik der Alkohole in der Sekundarstufe II integriert und am Beispiel des uzo erarbeitet werden. Der Einstieg in die Thematik der Stunde wird über ein authentisches Problem motiviert, da Alltagserscheinungen für die Schülerinnen und Schüler verlässliche Anknüpfungspunkte bieten. Als direkter Zugang wird durch die Lehrkraft eine kurze Geschichte erzählt. ier wird die Urlaubserfahrung vorgestellt, dass man in Griechenland den allseits bekannten uzo mit Wasser verdünnt und bei dieser Verdünnung eine Trübung auftritt. Unterstützt wird diese Erzählung mit einer P-Folie (M 1), auf der der klare uzo und die trübe Mischung als Foto dargestellt sind. In diesem Zusammenhang können die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen wiederholt und vertieft werden, sodass die Schülerinnen und Schüler die Begriffe partielle Ladungen, Dipolmolekül, Dipol, hydrophil und hydrophob erklären müssen. Diese Begriffe und ihre Bedeutung müssen den Schülerinnen und Schülern bekannt sein, um den Louche-Effekt verstehen zu können. Mit dem Louche-Effekt wird die Thematik um ein erstaunliches Beispiel bereichert, das genutzt werden soll, die Auseinandersetzung mit dem Löslichkeitsverhalten von Alkoholen und Ethern zu vertiefen und zu erweitern. Mit den Struktur-Eigenschafts-Beziehungen wird ein zentrales Denkkonzept der hemie angewandt und exemplarisch vertieft, insbesondere die Deutung der Stoffeigenschaften (z. B. hydrophil, hydrophob) durch die Vorstellung von Stoffportionen auf submikroskopischer Ebene als Molekül-Verbände. Dabei werden der Zusammenhang und Aufbau von Molekülen (Ethanol-, Wasser-, Anetholmoleküle), die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen (Dipolmoleküle, Dipol-Kräfte) und der Aufbau bzw. die Struktur verschiedener Molekül-Verbände angesprochen. Im Anschluss an die Problembeobachtung (M 1) sollen die Schülerinnen und Schüler das Problem (die Trübung des uzo) eigenständig erarbeiten und dabei neues Wissen konstruieren, indem sie sich mit den Lerngegenständen auseinandersetzen. ier bietet sich die 2-4-Alle-Methode an, um die Inhalte gruppendynamisch und kooperativ zu erarbeiten. Dies ist eine Variante der Pairs-to-Share-Methode, die in Deutschland als Alle-Methode zu inden ist (vgl. Witteck & Eilks, 2004, Witteck & Eilks, 2005). Bei der 2-4-Alle-Methode bearbeiten zwei Schülerinnen bzw. Schüler in Partnerarbeit die Problemstellung. Im zweiten Schritt setzen sich zwei Schülerpaare zusammen, vergleichen und besprechen die zuvor erstellten Ausarbeitungen zu viert und erarbeiten eine gemeinsame Deutung. Im dritten Schritt werden die Ergebnisse vorgestellt. Die 2-4-Alle-Methode bietet die Möglichkeiten der systematischen Aktivierung und Einbindung aller Schülerinnen und Schüler. Eine Anleitung zur Methodik bietet M 2. Die Schülerinnen und Schüler sollen Einluss und Wirkung verschiedener Konzentrationen austesten, das heißt, dass sie dem uzo unterschiedliche Portionen an Wasser bzw. Ethanol zugeben (M 3). Möglicherweise geben sie dem uzo erst Ethanol zu und dann das Wasser und werden feststellen, dass sich keine Trübung einstellt. Also müssen die Schülerinnen und Schüler eigenständig umdenken und eine neue Variante planen, usw. Dieses offene Experimentieren kann hier praktiziert werden, da mit den eingesetzten Stoffen im Wesentlichen gefahrlos experimentiert werden kann. Es ist darauf hinzuweisen, dass grundsätzlich keine Geschmacksproben durchgeführt werden! 33 RAAbits hemie, November 2010

3 3 von 14 Im Anschluss an ihre Versuche sollen die Schülerinnen und Schüler eine erste Erklärung für die Trübung inden. Die Schülerinnen und Schüler sollen in dieser Stunde ihre Kenntnisse zum Struktur-Eigenschafts-Konzept reaktivieren, kollektivieren und in den neuen Sachzusammenhang integrieren. Da diese Schritte anspruchsvoll sind, werden hier verschiedene ilfen angeboten. Die erste ilfe ist in Form der Strukturformel von Anethol auf dem Glossar gegeben (M 4). Als zweite ilfe wird ein Legespiel angeboten, das aus Formeldarstellungen der entsprechenden Moleküle besteht (M 5). Das Legespiel wird den Schülerinnen und Schülern, um Zeit zu sparen, bereits zerschnitten überreicht und kann schon in Phase 1 zur Modellierung des Vorgangs genutzt werden. Des Weiteren stehen unterschiedliche Karteikarten mit abgestuften Lernhilfen zur Verfügung, die, falls eine Schülergruppe weitere strukturierte ilfen benötigt, als Diskussionsgrundlage in die Vierergruppen gegeben werden können (M 6). ier inden die Gruppen Informationen für die Diskussion, eine Lernkontrolle zur Struktur und Eigenschaft der Moleküle hinsichtlich des Löseverhaltens, einen Vorschlag zur Anordnung der Moleküle im klaren uzo und Ideen zur Emulsionsbildung bei Erhöhung des Wasseranteils. Auch wird es in dieser Arbeitsphase u. U. der ilfe durch die Lehrkraft bedürfen, die die Schülerinnen und Schüler auf Nachfrage erhalten. Es steht auch eine Musterlösung zur Verfügung, die aber nur zur Kontrolle oder bei unvorhergesehenen Schwierigkeiten genutzt werden sollte (Lösungen (M 3), Seite 12). Diese Musterlösung soll in jedem Fall als ausaufgabe eingesehen werden. So werden die Lerngegenstände vertieft und die Schülerinnen und Schüler, die in der Arbeitsphase ein lückenhaftes Ergebnis erarbeitet hatten, können die eigenen Aufzeichnungen verbessern und vervollständigen. Nach diesem Austausch schließt eine Besprechung und Relektion der Tätigkeiten die Stunde ab. Diese wird von der Lehrkraft moderiert. Die Ergebnisse werden allerdings von den Schülerinnen und Schülern präsentiert und in der gesamten Lerngruppe diskutiert. Auf der Basis der 2-4-Alle-Methode stellen eine oder evtl. zwei Gruppen ihre Erarbeitungen vor. Die anderen Schülerinnen und Schüler fragen nach, korrigieren und machen ggf. Ergänzungen. Die Ergebnisse werden auf dem P vorgestellt. ier bietet es sich an, das Legespiel als Folie zerteilt vorrätig zu haben. Die Vorstellung könnte auch mithilfe eines Plakates erfolgen. Durchführung Die Lehrkraft erläutert die Problemstellung und die Arbeitsorganisation (Folie M 1, M 2). In der ersten Phase werden die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen zu je 2 Mitgliedern aufgeteilt. Sie erhalten den Arbeitsauftrag (M 3) und das Glossar (M 4). Eine Erklärung kann entlang des Puzzles M 5 gefunden werden. In der zweiten Phase setzen sich je zwei Schülerpaare zusammen und vergleichen und besprechen die zuvor erstellten Ergebnisse. Sollten die Schülerinnen und Schüler in dieser Phase keine sinnvolle Beschreibung erarbeiten oder sich nicht einigen können, erhalten sie strukturierte ilfen in Form von Karteikarten M 6, gegebenenfalls auch weitere individuelle ilfen. Die Schülerinnen und Schüler stellen ihre Ergebnisse vor. M 5 kann hierbei als Folie helfen. Die Lernerfolgskontrolle M 7 kann zur Überprüfung des Wissens herangezogen werden. II/ Literatur Wambach,.: Materialien-andbuch Kursunterricht hemie Band 10/II, Lernen im Kontext II. Köln: Aulis (2007). In dem andbuch sind unterschiedlichste Unterrichtsbeispiele aufgeführt. In der Reihe gibt es weitere Bücher mit vielen Beispielen für den unterrichtlichen Einsatz. Witteck, T., und Eilks, I.: Versuchsprotokolle kooperativ erstellen, Naturwissenschaften im Unterricht hemie 15 (82/83), (2004). 33 RAAbits hemie, November 2010

4 4 von 14 In dem Artikel wird das Versuchsprotokoll mit der Alle-Methode eingeführt. Es wird diskutiert, wie die Schülerinnen und Schüler ein Versuchsprotokoll im Anfangsunterricht eigenständig erarbeiten können. Witteck, T., und Eilks, I.: Die Reaktion von Natrium und hlor - Mit der Alle Methode zur Deutung der Salzbildung, Naturwissenschaften im Unterricht hemie 16 (88/89), (2005). In dem Beitrag wird die Erarbeitung der Salzbildungsreaktion mit der Alle- Methode vorgestellt. II/ Materialübersicht V = Vorbereitungszeit SV = Schülerversuch Ab = Arbeitsblatt/Informationsblatt D = Durchführungszeit Lek = Lernerfolgskontrolle Fo = Folie FoVo = Folienvorlage M 1 Fo Jetzt wird's undurchsichtig: Der Louche -Effekt M 2 FoVo Mit der 2-4-Alle-Methode forschen M 3 SV, Ab Warum trübt sich uzo bei Zugabe von Wasser? V: 5 min D: 15 min r uzo r Wasser r Ethanol ( 2 5 ) r Reagenzgläser r Reagenzglasständer r Bechergläser r Tropfpipetten r Stopfen M 4 Info Glossar: Die wichtigsten Begriffe im Überblick M 5 Ab, FoVo Wie sind die Moleküle im uzo angeordnet? Ein Legespiel M 6 Ab Abgestufte Lernhilfen M 7 Lek Sind Sie it im Louche-Effekt? Die Erläuterungen und Lösungen inden Sie ab Seite RAAbits hemie, November 2010

5 5 von 14 M 1 Jetzt wird s undurchsichtig: Der Louche -Effekt age fotostock / LK-foto II/ Bild 1: Urlaub auf den Kykladen in Griechenland Bild 2: uzo Bild 3: uzo mit Wasser (frz.: louche undurchsichtig, verdächtig, anrüchig) 33 RAAbits hemie, November 2010

6 6 von 14 M 2 Mit der 2-4-Alle-Methode forschen Zentrale Frage: Warum trübt sich uzo bei Zugabe von Wasser? II/ Phase 1 Planen Sie zu zweit Versuche und führen Sie diese durch. Notieren Sie Ihre Versuchsdurchführung und Beobachtungen! Deuten Sie die Beobachtungen auf molekularer Ebene. Verdeutlichen Sie Ihre Überlegungen durch Skizzen! Als ilfe können Sie ein Legespiel mit Molekül-Darstellungen erhalten. Phase 2 Vergleichen und besprechen Sie in einer Vierergruppe die zuvor erstellten Ergebnisse. Nutzen Sie bei Ihren Diskussionen die Molekül-Darstellungen des Legespiels und ixieren Sie Ihre Ergebnisse auf einer leeren Folie, um sie bei der späteren Präsentation zu benutzen. Falls Sie zu keiner Antwort gelangen oder sich nicht einigen, können Sie weitere zusätzliche Diskussionshilfen bekommen. Phase 3 Stellen Sie Ihre Ergebnisse vor. 33 RAAbits hemie, November 2010

7 7 von 14 M 3 Warum trübt sich uzo bei Zugabe von Wasser? Aufgaben 1. Planen Sie Versuche, mit denen Sie herausinden können, warum sich uzo bei Wasserzugabe milchig trübt, und führen Sie diese durch. Notieren Sie Ihren Versuchsaufbau, Ihre Versuchsdurchführung und Ihre Versuchsbeobachtungen. 2. Deuten Sie ausführlich Ihre Beobachtungen auf molekularer Ebene. Verdeutlichen Sie Ihre Überlegungen auch durch Skizzen! Tipp: Nutzen Sie als ilfe das Legespiel mit Molekül-Darstellungen. Welche funktionellen Gruppen inden Sie in den Molekülen? Überlegen Sie an je einem Beispiel, welche Molekülteile Dipol-Eigenschaften oder keine Dipol-Eigenschaften aufweisen, und kennzeichnen Sie diese mit unterschiedlichen Farben. II/ Schülerversuch V: 5 min D: 15 min hemikalien/gefahrenhinweise r uzo r Wasser r Ethanol (Spiritus, ) Geräte r Reagenzgläser r Reagenzglasständer r Bechergläser r Tropfpipetten r Stopfen Achtung: Es dürfen grundsätzlich keine Geschmacksproben durchgeführt werden! Schutzbrille tragen! Entsorgung: hemikalien und Geräte nach Gebrauch auf den Lehrertisch stellen. Versuchsaufbau: Versuchsdurchführung: Beobachtungen: Auswertung: 33 RAAbits hemie, November 2010

8 8 von 14 M 4 Glossar: Die wichtigsten Begriffe im Überblick II/ Anethol: auptkomponente im Anisöl, das aus Anisfrüchten gewonnen wird. Anethol ist löslich in Ethanol, in Wasser aber praktisch unlöslich. Anis: Planze aus der Familie der Doldenblütler mit dem lateinischen Namen Pimpinella anisum. Anis riecht nach Anethol und schmeckt süßlich. Dipolmolekül: Moleküle, bei denen der positive und der negative Ladungsschwerpunkt im Molekül nicht zusammenfallen. Elektronegativität (EN): Die Elektronegativität ist nach Pauling ein Maß, das angibt, wie stark die Bindungselektronen in einem Molekül von einem an der Bindung beteiligten Atom angezogen werden. Emulsion: eterogenes Gemisch zweier Flüssigkeiten, die sich nicht miteinander mischen. Dabei liegt eine der beiden Flüssigkeiten in kleinen Tröpfchen vor, die in der anderen Flüssigkeit schweben. Ethylgruppe: Molekülteil von organischen Molekülen aus zwei Sauerstoff- und fünf Wasserstoffatomen ( 2 5 -Gruppe). Leitet sich vom Ethan ab. hydrophil: Bezeichnung für eine Stoffeigenschaft: ydrophile Stoffe sind gut wasserlöslich. hydrophob: Bezeichnung für eine Stoffeigenschaft: ydrophobe Stoffe sind nicht gut wasserlöslich. ydroxylgruppe: Molekülteil von organischen Molekülen, bestehend aus einem Sauerstoff- und einem Wasserstoffatom (-Gruppe). Louche-Effekt: Auftreten einer Emulsion beim Verdünnen von Mischungen aus Ethanol und anetholhaltigen Extrakten mit Wasser. uzo: Alkoholisches Getränk, produziert in Griechenland oder auf Zypern, dem bei der erstellung Gewürze, insbesondere die Früchte der Anisplanze, zugesetzt werden. uzo wird aus der vergorenen Maische, die nach dem Zerstampfen und Pressen von Weintrauben für die Weinherstellung zurückbleibt, gebrannt. Dem Destillat setzt man neben verschiedenen Kräutern und Gewürzen vor allen Dingen Anis hinzu, der das charakteristische Aroma bestimmt. Nach Kühlung und Lagerung wird uzo mit ca. 40 % Alkoholgehalt in Flaschen verkauft. polare Elektronenpaarbindung (Atombindung): Wenn ein an der Bindung beteiligtes Atom (größere EN) das Bindungselektronenpaar etwas stärker anziehen kann als das andere Atom, sind die Elektronen nicht gleichmäßig verteilt. Das eine Atom hat negativen Ladungsüberschuss, das andere Atom einen positiven Ladungsüberschuss. Es wird dann von einer polaren Bindung gesprochen. unpolare Elektronenpaarbindung (Atombindung): Beide an einer Bindung beteiligten Atome besitzen die gleiche Anziehungskraft (EN) auf die Elektronen der Atombindung. Wasserstoffbrücke: Elektrostatische Anziehung zwischen einem Teilchen, welches ein Wasserstoffatom mit einer ausgeprägten positiven Partialladung besitzt (z. B. bei der ydroxylgruppe), und einem Teilchen, welches ein Atom mit einem freien Elektronenpaar besitzt. 33 RAAbits hemie, November 2010

9 9 von RAAbits hemie, November 2010 II/ M 5 Wie sind die Moleküle im uzo angeordnet? Ein Legespiel

10 10 von 14 M 6 Abgestufte Lernhilfen Karte 1: Struktur Eigenschafts-Beziehungen II/ Im uzo liegt eine klare Lösung von Anethol, Wasser und Ethanol vor. Das Anetholmolekül ist kein Dipolmolekül ( unpolar ), das Wassermolekül ist ein Dipolmolekül ( polar ). Anethol und Wasser sind ineinander praktisch unlöslich. Anetholmoleküle können keine Wasserstoffbrücken ausbilden. Ethanol ist mit beiden Substanzen mischbar, da das Molekül sowohl einen hydropoben Anteil (die Ethyl-Gruppe, keine Dipol-Eigenschaft), als auch einen hydrophilen Anteil (die ydroxyl-gruppe, Dipol-Eigenschaft), enthält. Die ydroxyl-gruppe kann Wasserstoffbrücken ausbilden. Wasser Ethanol Anethol Ethyl-Gruppe ydroxyl-gruppe Dipolmolekül hydrophob / hydrophil keine Dipol-Eigenschaft / Dipol-Eigenschaft ( unpolare Gruppe / polare Gruppe ) Karte 2: Molekül-Verband im klaren uzo kein Dipolmolekül Karte 3: Zugabe von Wasser und Emulsionsbildung Wird nun der Wasseranteil erhöht, so fällt Anethol aus. Durch die Zugabe von Wasser wird die Konzentration an Wasser-Dipolen erhöht, diese ziehen dann die Ethanolmoleküle ab, verstärkt durch die Wasserstoffbrücken, sodass die Anetholmoleküle nicht mehr vollständig von Ethanolmolekülen umhüllt werden können. Die Anetholmoleküle werden quasi verdrängt und lagern sich zu feinsten Öltröpfchen zusammen. Diese Emulsionsbildung ist als Trübung zu beobachten. 33 RAAbits hemie, November 2010

11 11 von 14 M 7 Sind Sie it im Louche-Effekt? 1. Stellen Sie den Aufbau eines Alkoholmoleküls am Beispiel von Ethanol dar und erläutern Sie, warum Ethanol sowohl mit Wasser als auch mit Alkanen mischbar ist. 2. rdnen Sie die folgenden Begriffe zu und tragen Sie die Begriffe in die Abbildung ein: Wassermolekül, Ethanolmolekül, Anetholmolekül, Ethyl-Gruppe, ydroxyl-gruppe, löslich, löslich, unlöslich, Dipolmolekül, Dipol-Eigenschaft, kein Dipolmolekül, keine Dipol-Eigenschaft, hydrophil, hydrophil, hydrophob, hydrophob. II/ 3. Jeweils 1) 5 ml Ethanol und 5 ml Wasser 2) 5 ml Ethanol und 5 ml eptan 3) 5 ml Wasser und 5 ml eptan werden in einem Reagenzglas zusammengegeben. Das Reagenzglas wird mit einem Stopfen verschlossen und geschüttelt. a) Tragen Sie die Ergebnisse in die Tabelle ein. Unterscheiden Sie bei den Eintragungen zwischen löslich und unlöslich. Stoffe Ethanol + Wasser Ethanol + eptan Wasser + eptan löslich/unlöslich b) Formulieren Sie eine Erklärung unter Verwendung der jeweiligen Fachbegriffe für die Mischung von: Ethanol und Wasser, Ethanol und eptan sowie Wasser und eptan. 4. Erläutern Sie, was ein Dipolmolekül ist und warum sich ein Dipol ausbildet. 5. Erläutern Sie, warum Methan kein Dipolmolekül ist. 6. Erläutere die Begriffe hydrophil und hydrophob. 33 RAAbits hemie, November 2010

12 12 von 14 Erläuterungen und Lösungen II/ Erläuterung (M 3) Wasser und Ethanol können auch jeweils in einer PE-Flasche zur Verfügung gestellt werden, um die Stoffe tropfenweise hinzugeben zu können. Ein gutes Ergebnis wird erzielt, wenn dem uzo im Reagenzglas erst langsam, bis zur Trübung, Wasser tropfenweise hinzugegeben wird und nach der Trübung der Mischung langsam, bis das Gemisch wieder klar wird, tropfenweise Ethanol hinzugegeben wird. Lösungen (M 3) Versuchsprotokoll Versuchsaufbau: Tropfpipette Reagenzglas Reagenzglasständer Becherglas Versuchsdurchführung: Ein Reagenzglas wird bis zu einem Drittel mit uzo befüllt. Dem uzo wird bis zur Trübung tropfenweise Wasser hinzugefügt. Im Anschluss wird der Mischung tropfenweise Ethanol hinzugefügt. Beobachtungen: uzo ist eine farblose, klare, leicht bewegliche Flüssigkeit. Beim Verdünnen mit Wasser trübt sich die Flüssigkeit milchig. Wenn der Lösung wieder kleine Portionen Ethanol zugegeben werden, verschwindet die Trübung wieder. Auswertung: Im klaren uzo liegt eine Lösung von Anethol, Wasser und Ethanol vor. Die Anetholmoleküle (keine Dipolmoleküle) werden von den Ethanolmolekülen umgeben. ier lagern sich die Ethyl-Gruppen (keine Dipol-Eigenschaften) an. Wenn der Mischung Wasser hinzugegeben wird, wird der Anteil der Wassermoleküle erhöht. Die Wassermoleküle bilden mit den Ethanolmolekülen Wasserstoffbrücken aus. ier lagern sich die ydroxyl-gruppen (Dipol-Eigenschaften) an die Wassermoleküle (Dipolmoleküle) an. Die Anetholmoleküle werden nicht mehr vollständig von den Ethanolmolekülen umgeben. Die Anetholmoleküle lagern sich zu feinen Öltröpfchen zusammen, es bildet sich eine Emulsion und es ist eine Trübung zu beobachten. Wenn der Anteil der Ethanolmoleküle wieder erhöht wird, werden die Anetholmoleküle wieder von den Ethanolmolekülen umschlossen und es liegt wieder eine klare Lösung vor. Lösungen (M 7) zu 1.: Ethanol: Ethanol hat eine Ethyl-Gruppe und eine ydroxyl-gruppe. Die Ethyl-Gruppe hat keine Dipol-Eigenschaften, sodass Ethanol mit Alkanen (keine Dipole) mischbar ist. Die ydroxyl-gruppe hat Dipol-Eigenschaften, sodass Ethanol auch mit Wasser (Dipol) mischbar ist. 33 RAAbits hemie, November 2010

13 13 von 14 zu 2.: unlöslich Anetholmolekül Wassermolekül kein Dipolmolekül hydrophob löslich Dipolmolekül hydrophil löslich II/ Ethanolmolekül Ethyl-Gruppe keine Dipol-Eigenschaft hydrophob ydroxyl-gruppe Dipol-Eigenschaft hydrophil 3 a.: Stoffe Ethanol + Wasser Ethanol + eptan Wasser + eptan löslich/unlöslich löslich löslich unlöslich 3 b.: Ethanol und Wasser: Die ydroxyl-gruppe des Ethanols hat eine Dipol-Eigenschaft und das Wassermolekül ist ein Dipolmolekül, sodass Wasser und Ethanol mischbar sind. Ethanol und eptan: Die Ethyl-Gruppe des Ethanols hat keine Dipol-Eigenschaft und das eptanmolekül ist kein Dipolmolekül, sodass eptan und Ethanol mischbar sind. Wasser und eptan: Das Wasser ist ein Dipolmolekül, eptan ist kein Dipolmolekül. Wasser und eptan sind daher nicht mischbar. zu 4.: Bei einem unsymmetrischen Molekül mit unterschiedlichen Atomen kann sich ein Dipol ausbilden, da das Atom mit der größeren Elektronegativität die Bindungselektronen stärker anzieht. Bei dem Atom liegt dann ein negativer Ladungsüberschuss vor und dem Atom wird eine negative Partialladung zugeordnet. Bei dem anderen Atom mit der geringeren Elektronegativität liegt ein positiver Ladungsüberschuss vor. Dem Atom wird eine positive Partialladung zugeordnet. zu 5.: Methan: Das Kohlenstoff-Atom hat eine größere Elektronegativität als das Wasserstoff-Atom. Die Bindungselektronen werden vom Kohlenstoff-Atom etwas stärker angezogen, sodass sich beim Wasserstoff-Atom ein positiver Ladungsschwerpunkt und beim Kohlenstoff-Atom ein negativer Ladungsschwerpunkt ausbildet. Da das Molekül aber symmetrisch ist, fallen der negative und der positive Ladungsschwerpunkt zusammen und es liegt kein Dipol vor. zu 6.: ydrophil heißt, dass ein Stoff, der hydrophil ist, mit Dipolmolekülen mischbar ist. ydrophob heißt, dass ein Stoff, der hydrophob ist, nicht mit Dipolmolekülen mischbar ist. 33 RAAbits hemie, November 2010

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