Lassen sich gelöste Salze wieder als Kristalle zurückgewinnen?

Transkript

1 Naturwissenschaften - Chemie - Allgemeine Chemie - 6 Teilchenmodell (P752000) 6.4 Kristallisation Experiment von: Phywe Gedruckt: :0:27 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Lassen sich gelöste Salze wieder als Kristalle zurückgewinnen? Züchte aus Salzlösungen Salzkristalle. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Aus übersättigten Salzlösungen oder durch Verdunsten des Lösungsmittels lassen sich Kristalle züchten. Die Kristalle haben bei gleicher Stoffart die gleiche Form, sie unterscheiden sich nur in der Größe. Kristalle entstehen durch Annäherung der Salzteilchen aufgrund der Verdunstung eines Teils des Lösungsmittels oder durch Löslichkeitsabnahme bei niedrigerer Temperatur. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Perlonfäden sind in Handarbeitsgeschäften erhältlich. Der Impfkristall kann durch Schmelzen des Perlonfadens zusätzlich fixiert werden. Hierbei darf nur sehr kurz erhitzt werden, da dieser sonst durchbrennt. Gefahren Alaun ist in höheren Konzentrationen gesundheitsschädlich! Schutzbrille aufsetzen! Hinweise Das zwischenzeitliche kurze Eintauchen in handwarmes Wasser ist notwendig um Fremdkörper vom Impfkristall oder Perlonfaden zu entfernen. Methodische Bemerkungen Der Vorgang der Kristallisation selbst ist als Umkehrvorgang der Lösung eines Salzes einer atomistischen Deutung relativ leicht zugänglich. Nicht ganz so einfach ist die Deutung der unterschiedlichen Züchtungsverfahren. Hier ist ein ausführliches problemorientiertes Unterrichtsgespräch geboten. Kristallisationsvorgänge erweisen sich als faszinierender Unterrichtsstoff, der häufig auch in Eigenexperimenten seine Fortsetzung findet. Weisen Sie interessierte Schüler/Innen darauf hin, dass auch mit Kupfersulfat oder Rohrzucker sehr schöne Kristallisationen gelingen

3 Entsorgung Beide Salzlösungen können für weitere Kristallisationsversuche verwendet werden. Andernfalls können sie in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen gegeben werden

4 Material Material aus "TESS advanced Chemie Set Allgemeine Chemie, CH-" (Bestellnr ) Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge Drahtnetz mit Keramik, mm Stativstange, Edelstahl, l = 400 mm Ring mit Muffe, verzinkt, d = 0 cm Stativfuß, variabel Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Becherglas DURAN, niedrige Form, 50 ml Laborbecher, niedrige Form, 50 ml, PP, stapelbar Laborbecher, niedrige Form, 00 ml, PP, stapelbar Glasrührstab, Boro 3.3, l = 200 mm, d = 5 mm Pulverspatel, Stahl, l = 50 mm Pinzette, l = 30 mm, gerade, stumpf Laborthermometer, C Rundfilter, qualitativ, d = 50 mm, 00 Stück () Chemikalien, zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Nadelventil, Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW Kaliumaluminiumsulfat, 250 g Kaliumnatriumtartrat, 250 g Destilliertes Wasser Feuerzeug oder Streichhölzer Perlonfaden, ca. 0. mm Durchmesser Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -

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6 Aufbau Aufbau Gefahren Alaun ist in höheren Konzentrationen gesundheitsschädlich! Schutzbrille aufsetzen Aufbau Baue das Stativ aus dem Stativfuß und der Stativstange nach Abb. und Abb. 2 auf. Abb. Abb. 2 Befestige den Stativring an der Stativstange (Abb. 3) und lege das Drahtnetz auf ihn (Abb. 4). Abb. 3 Abb. 4 Nummeriere die beiden kleinen Becher mit und 2 (Abb. 5)

7 Abb. 5 Stelle das Becherglas, das zuvor zur Hälfte mit destilliertem Wasser gefüllt wurde, auf das Drahtnetz (Abb. 6) und erhitze das Wasser mit dem Brenner auf etwa 60 C (Abb. 7). Achtung: Benutze niemals einen Becher aus Kunststoff um Wasser mit dem Brenner zu erhitzen! Abb. 6 Abb. 7 Nimm das Becherglas vorsichtig (heißes Wasser!) wieder herunter und schütte das erwärmte Wasser in einen großen Kunststoffbecher bis er halb gefüllt ist (Abb. 8). Rühre mit einem Glasstab solange Alaun ein, bis sich vom Salz nichts mehr löst (Abb. 9). Abb. 8 Abb. 9 Stelle ebenso eine heiße Lösung von Seignettesalz her

8 Durchführung Durchführung Ablauf Entnimm aus dem sich nach dem Abkühlen bildenden Bodensatz mit der Pinzette einen möglichst großen Alaun- sowie Seignettesalzkristall (Abb. 0). Binde diese Kristalle jeweils an einem Perlonfaden fest (Abb. ). Abb. 0 Abb. Fülle Becher zur Hälfte mit destilliertem Wasser (Abb. 2) und rühre Alaun ein bis sich nichts mehr löst (Abb. 3). Verfahre ebenso mit Seignettesalz in Becher 2. Abb. 2 Abb. 3 Binde den Perlonfaden mit dem Alaunkristall um den Glasstab (Faden kurz halten) (Abb. 4). Fülle zwei große Becher mit handwarmen destilliertem Wasser (Abb. 5) und tauche den Alaunkristall kurze Zeit ein (Abb. 6)

9 Abb. 4 Abb. 5 Abb. 6 Nimm den Kristall aus dem Wasser und tauche ihn in die Alaunlösung in Becher (Abb. 7). Wickel den Faden durch Drehen des Glasstabes soweit auf, dass der Kristall im unteren Drittel der Lösung schwimmt. Abb. 7 Verfahre entsprechend mit dem Seignettesalz-Kristall. Decke beide Becher mit einem Filterpapier ab und stelle sie bis zur nächsten Stunde an einem sicheren Aufbewahrungsort (Schrank)

10 Entsorgung Beide Salzlösungen können für weitere Kristallisationsversuche wiederverwendet werden

11 Auswertung Auswertung Frage : Notiere Deine Beobachtungen von allen Versuchsteilen. Aus den gesättigten heißen Salzlösungen fallen beim Abkühlen Kristalle als Bodensatz aus. Diese Kristalle sind bei Alaun und Seignettesalz unterschiedlich, aber regelmäßig geformt. Bei den gesättigten kalten Salzlösungen bildet sich nur wenig Bodensatz. Der in der Lösung hängende Kristall wird im Laufe einiger Tage immer größer. Er ähnelt in seiner Form den kleinen Bodensatzkristallen, er ist ein vergrößertes Abbild derselben. - -

12 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Beim Kristallzüchten unterscheidet man unter anderem das Übersättigungsverfahren und das Verdunstungsverfahren. Erläutere anhand des durchgeführten Versuches diese beiden Begriffe. Beim Übersättigungsverfahren wird in einem heißen Lösungsmittel soviel Salz wie möglich gelöst. Da in der Kälte die Löslichkeit des Salzes geringer ist, fallen beim Abkühlen wieder Salzkristalle aus. Beim Verdunstungsverfahren wird ebenfalls eine konzentrierte Salzlösung hergestellt. Hier wird aber ein Auskristallisieren durch Verdunsten des Lösungsmittels erreicht. Frage 2: Welches Verfahren ist zur Gewinnung größerer Kristalle besser geeignet? Begründe dies, indem Du den Kristallisationsvorgang mit dem Kugelteilchenmodell erklärst und hierbei auf die Unterschiede der beiden Verfahren eingehst

13 Zu einem Kristallisationsvorgang kommt es, wenn die Salzteilchen enger zusammenrücken und dann fest aneinander halten. Dies kann durch das Zusammenrücken bei einer Temperaturerniedrigung oder durch Verdunsten der Lösungsmittelteilchen erzielt werden. Da die Temperaturerniedrigung wesentlich schneller verläuft als das Verdunsten des Lösungsmittels, bilden sich im ersten Fall schnell viele kleine Kristalle. Beim langsamen Verdunsten können sich die Salzteilchen um einen schon vorhandenen Kristall (Impfkristall) anlagern, der auf diese Art und Weise wächst. Frage 3: Fertige eine die Vorgänge darstellende Skizze an

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