Chemische Schulversuche für die 7. und 8. Jahrgangsstufe

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1 Chemische Schulversuche für die 7. und 8. Jahrgangsstufe Lokale Lehrerfortbildung des Staatlichen Schulamts im Landkreis Weilheim-Schongau Zeit: Leitung: Montag, von bis Uhr Jürgen Große, Lehrer Dienstanschrift: Volksschule Schongau - Hauptschule Bgm.-Lechenbauer-Str Schongau Tel: Privatanschrift: Raiffeisenstraße 19 b Hohenfurch Tel: juergen.grosse@gmx.de

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Sicherheitsvorschriften und Entsorgungshinweise Weiterführende Informationen Motivation Farborgel Zusammensetzung der Luft Allgemeines Knallgasprobe Nachweis von Wasserstoff Glimmspanprobe Nachweis von Sauerstoff Trübung von Kalkwasser Nachweis von Kohlenstoffdioxid Luft Voraussetzung für die Verbrennung Allgemeines Tochterflamme einer Kerze Löschen einer Kerze mit Kohlenstoffdioxid Rosten als Form der Oxidation Verbrennen von Stahlwolle Verbrennen von Magnesium Verbrennen von Schwefel Säuren und Laugen Allgemeines Nachweisreaktionen für Säuren Nachweisreaktionen für Laugen Elektrische Leitfähigkeit von Säuren und Laugen Reaktion von Säuren mit Metallen Reaktion von Säuren mit Kalk (Marmor) Wirkung von Laugen auf organische Stoffe Herstellung von Schwefeliger Säure Herstellung von Kohlensäure Herstellung von Natronlauge aus Natriumhydroxid-Plätzchen Herstellung von Natronlauge aus elementarem Natrium Salze Allgemeines Elektrische Leitfähigkeit von Kochsalz Flammenfärbung Kristalle züchten Herstellung von Salz durch Neutralisation Herstellung von Salz aus Metall und Säure Anhang Entsorgungshinweise Folien und Arbeitsblätter Notizen... Fehler! Textmarke nicht definiert

3 1 Einführung 1.1 Sicherheitsvorschriften und Entsorgungshinweise Bei eigenständigem Experimentieren im PCB-Unterricht kommen die Schüler immer wieder mit chemischen und physikalischen Geräten sowie Chemikalien in Berührung. Um Unfälle und langfristige Schäden zu vermeiden, müssen die Sicherheitsvorschriften gemäß der Empfehlung für Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 9. September 1994 in der Fassung vom 28. März 2003), die am 01. Januar 2004 in Kraft getreten ist, beachtet werden. Sie ersetzt die Bekanntmachung des Bayerischen Staatsministeriums für Unterricht, Kultus, Wissenschaft und Kunst über "Richtlinien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht an den Schulen in Bayern vom 30. März 1995 (KWMBl I S. 233). Im Internet sind hierzu nähere Informationen unter den Adressen und erhältlich. Eine Aufstellung über die verschiedenen Maßnahmen zur umweltgerechten Entsorgung ist dem Anhang beigefügt. Bei den einzelnen Versuchen wird daher nicht näher auf die Entsorgung eingegangen. 1.2 Weiterführende Informationen Zusätzliche Informationen zu möglichen Stundenbildern mit Kopiervorlagen sind in den jeweiligen Lehrerhandbüchern zu den meisten Schulbüchern sowie in der ergänzenden Literatur (z.b. Unterrichtssequenzen PCB, Auer-Verlag, Donauwörth) abgedruckt. Im Internet lässt sich ebenfalls eine Reihe von Sammlungen mit Versuchsbeschreibungen und Unterrichtsmaterialien finden. Hier einige Beispiele: Zentrale für Unterrichtsmedien im Internet e.v. Didaktik der Chemie Universität Bayreuth (unter Skripten) Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie (Universität Bielefeld) Universität Regensburg, Linkliste zu Experiment-Beschreibungen (einzeilig eingeben!) Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/link-d.htm - 3 -

4 Chemie-Master Sicherheitssymbole und hinweise: Motivation Farborgel Versuchsart: Lehrerdemonstration Versuchsmaterial: 8 Bechergläser (250ml) Chemikalien: Wasser Phenolphthalein-Lösung Natronlauge 30% Kaliumpermanganat KMnO 4 Konzentrierte Schwefelsäure H 2 SO 4 Eisen(II)-sulfat-Lösung FeSO 4 Kaliumthiocyanat-Lösung KSCN Kaliumhexacyanoferrat-II-Lösung K 4 [Fe(CN)] 6 Versuchsanleitung: Bechergläser in dieser Reihenfolge aufstellen und Chemikalien zugeben: Nr.Lösung: Färbung: Grund: Tr. NaOH farblos Beide Komponenten farblos Tr. Phenolphthalein rotviolett Indikatorreaktion basisch Tr. Schwefelsäure farblos Indikatorreaktion sauer. 4 einige Kristalle KMnO 4 violett Farbe des Permanganats. 5 5 Tr. Fe-II-sulfat farblos Reduktion von MnO - 4 zu Mn Tr. KSCN rot Fe-SCN-Komplex. 1-2 Tr. Kaliumhexacyanoferrat-II 7 blau Berliner Blau. Fe-SCN-Komplex 8 1ml NaOH rot rückgebildet. In Becherglas Nr. 1 ca. 150ml Wasser für die Zuschauer sichtbar einfüllen, danach stets ins nächste umgießen. Beobachtung: Farbumschläge gemäß obiger Tabelle Hintergrund: Siehe Kurzerläuterungen in obiger Tabelle - 4 -

5 2 Zusammensetzung der Luft 2.1 Allgemeines Die uns umgebende Luft besteht aus verschiedenen Gasen. Den Großteil nimmt davon Stickstoff mit rund 78% ein, gefolgt von Sauerstoff mit 21%. Der Rest sind Kohlenstoffdioxid (ca. 0,3%) und die verschiedenen Edelgase wie Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, 2.2 Knallgasprobe Nachweis von Wasserstoff Versuchsart: Lehrerdemonstration, mit geübten Klassen auch als Schülerdemonstration Versuchsmaterial: Reagenzglas Gasbrenner passender Feuerzeug Gummistopfen Schutzbrille Reagenzglashalter Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille Versuchsanleitung: Gasbrenner entzünden, Reagenzglas in Halter befestigen Im Reagenzglas das zu untersuchende Gas auffangen Reagenzglas mit dem Gummistopfen verschließen, kurz schütteln Reagenzglas nach unten halten, in die Nähe der Brennerflamme bringen und Stopfen entfernen Gas verbrennt mit lautem Knall bzw. Pfeifen, Wasserdampf schlägt sich im Inneren des Glases nieder Brenner abschalten Hintergrund: Die Knallgasprobe ist die Umkehrung zur Wasserzersetzung in die Elemente. Es reagieren Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser(dampf), erkennbar an dem Beschlagen des Reagenzglases. Reaktionsgleichung: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O - 5 -

6 2.3 Glimmspanprobe Nachweis von Sauerstoff Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Reagenzglas Gasbrenner passender Gummistopfen Feuerzeug Holzstab Versuchsanleitung: Zu untersuchendes Gas mit Reagenzglas auffangen, mit Stopfen verschließen Gasbrenner entzünden Holzstab kurz anbrennen, dann löschen Gasbrenner löschen Stopfen vom Reagenzglas entfernen Glimmenden Holzspan in das Reagenzglas eintauchen Beobachtung: Span entzündet sich wieder / leuchtet zumindest auf Hintergrund: Sauerstoff ist neben dem eigentlichen Brennstoff die wichtigste Voraussetzung für eine Verbrennung. Liegt er in reiner Form vor fördert er eine Verbrennung stark, wie man an dem Aufleuchten des glimmenden Holzspans erkennen kann. 2.4 Trübung von Kalkwasser Nachweis von Kohlenstoffdioxid Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial : 1 Reagenzglas Schutzbrille 1 rechtwinklig gebogenes Glasrohr Chemikalien Kalkwasser (Calciumhydroxid-Lösung Ca(OH) 2 ), Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille Versuchsdurchführung: Reagenzglas zu 1/3 mit Kalkwasser füllen zu untersuchendes Gas mit Glasrohr einleiten z.b. durch Ausatmen in das Glasrohr ACHTUNG: Spritzgefahr! Schutzbrille! Deutliche Trübung der Lösung Hintergrund Das CO 2 reagiert mit dem Ca(OH) 2 zu Calciumcarbonat. Reaktionsgleichung: CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O - 6 -

7 3 Luft Voraussetzung für die Verbrennung 3.1 Allgemeines Für eine erfolgreiche Verbrennung müssen drei Bedingungen erfüllt werden: Es muss ein Brennstoff vorhanden sein. Es muss Sauerstoff vorhanden sein. Die Entzündungstemperatur des Brennstoffs muss erreicht werden. 3.2 Tochterflamme einer Kerze Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: kurzes Glasrohr Versuchsaufbau: Kerze Feuerzeug bzw. Streichholz Versuchsanleitung: Kerze anzünden und ein wenig brennen lassen Glasrohr in die Nähe des Dochtes bringen Wachsdampf am Ende des Rohrs anzünden Hintergrund: Der Wachsdampf wird durch das Rohr geleitet und kann dort entzündet werden. Wachs besteht aus organischen Verbindungen wie z. B. Parafin. Allgemein lässt sich daher die Summenformel schreiben als C X H Y. Reaktionsgleichung: C X H Y + O 2 CO 2 + H 2 O - 7 -

8 3.3 Löschen einer Kerze mit Kohlenstoffdioxid Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Becherglas 250ml Feuerzeug Kerze (Teelicht) Holzspan zum Anzünden Chemikalien Natriumhydrogencarbonat (NaHCO 3 ) Essig oder Zitronensäure Versuchsaufbau: Versuchsanleitung: Kerze in das Becherglas stellen NaHCO 3 um die Kerze streuen Kerze mit Holzspan anzünden Säure über NaHCO 3 gießen Hintergrund: Aus NaHCO 3 entsteht beim Übergießen mit Säure Kohlenstoffdioxid. Kohlenstoffdioxid ist schwerer als Luft und verdrängt diese. Der für die Verbrennung benötigte Sauerstoff fehlt dann. Reaktionsgleichung: HCO H 3 O + CO H 2 O - 8 -

9 3.4 Rosten als Form der Oxidation Versuchsart: Schülerübung, Langzeitversuch Versuchsmaterial: 2 Reagenzgläser 1 Becherglas Chemikalien: Stahlwolle Versuchsaufbau: Wasser Versuchsanleitung: Stahlwolle in zwei murmelgroße Portionen einteilen Eine Portion Stahlwolle mit Wasser anfeuchten Stahlwolle jeweils in ein Reagenzglas geben und bis zum Boden schieben Becherglas zu einem Drittel mit Wasser füllen Beide Reagenzgläser mit der Öffnung nach unten in das Becherglas stellen Beobachtung: Feuchte Stahlwolle beginnt zu rosten Hintergrund: Durch das Vorhandensein von Sauerstoff und Wasser, in dem sich durch die von den im Wasser gelösten Salzen begünstigte Autoprotolyse auch H 3 O + -Ionen befinden (Säureeigenschaft), setzt der Rostvorgang ein. Reaktionsgleichungen: Fe Fe e - 2H 3 O + + 2e - H 2 + 2H 2 O Säure nötig! Fe + 2H 3 O + Fe 2+ + H 2 + 2H 2 O 4x Fe 2+ Fe 3+ + e - 4x O 2 + 4e - + 2H 2 O 4OH Sauerstoff nötig! 4Fe 2+ + O 2 + 2H 2 O 4Fe OH - 1x 2H 2 O H 3 O + + OH - 8x Wasser nötig! - 9 -

10 4Fe + 8H 3 O + + 4Fe 2+ + O H 2 O 4Fe Fe(OH) 3 + 4H 2 + 8H 3 O+ + 8H 2 O 4Fe + O H 2 O 4Fe(OH) 3 + 4H 2 2Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 * H 2 O + 2H 2 O Rost Jede Verbrennung ist chemisch gesehen eine Oxidation, d.h. eine Reaktion, bei der ein Stoff eine Verbindung mit Sauerstoff eingeht. Umgekehrt ist nicht jede Oxidation eine Verbrennung, wie man am Beispiel des Rostvorgangs erkennen kann. Man spricht hierbei von einer stillen Oxidation, da sie ohne erkennbare Wärmeabgabe und aufnahme abläuft. 3.5 Verbrennen von Stahlwolle Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: 1 Balkenwaage ein Stück Draht Tariersatz Alufolie als Unterlage Pinzette Feuerzeug Chemikalien: Stahlwolle Versuchsanleitung: Faustgroßes Stück Stahlwolle zu Bausch zupfen und mit Draht an Waagschale befestigen Alufolie als Schutz auf Waagschale legen (dient auch zum Auffangen von herabfallenden Eisen(oxid)teilchen) Waage austarieren Stahlwolle mit Feuerzeug anzünden Beobachtung: Stahlwolle wird durch das Verbrennen schwerer Hintergrund: Die Stahlwolle reagiert mit dem Luftsauerstoff zu Eisen(II)- oxid. Reaktionsgleichung: 2 Fe + O 2 2 FeO (grau) Versuchsablauf: Beginn: austariert Ablauf Ende

11 3.6 Verbrennen von Magnesium Versuchsart: Lehrerdemonstration Versuchsmaterial: Tiegelzange Gasbrenner Feuerfeste Unterlage Feuerzeug (oder Standzylinder mit Sand) Chemikalien: Magnesiumband Sicherheitsmaßnahmen: Nicht direkt in die Flamme schauen! Schutzbrille! Versuchsanleitung: Gasbrenner entzünden Ein Stück Magnesiumband (ca. 5-8cm) wird mit der Tiegelzange in die Brennerflamme gehalten und angezündet Brennendes Band über feuerfeste Unterlage halten Beobachtung: Magnesium verbrennt zu einem weißen Pulver Hintergrund: Das Magnesium reagiert mit dem Luftsauerstoff zu Magnesiumoxid (Magnesia). Reaktionsgleichung: 2 Mg + O 2 2 MgO

12 3.7 Verbrennen von Schwefel Versuchsart: Lehrerdemonstration Versuchsmaterial: Verbrennungslöffel Gasbrenner Feuerzeug Chemikalien: Schwefel Sicherheitsmaßnahmen: Abzug! Dämpfe nicht einatmen! Schutzbrille! Versuchsanleitung: Eine kleine Menge Schwefel in den Verbrennungslöffel geben Gasbrenner entzünden und damit Schwefel anzünden Beobachtung: Weißer Rauch, der stechend riecht, entsteht Hintergrund: Der Schwefel reagiert mit dem Luftsauerstoff zu Schwefeldioxid. Reaktionsgleichung: S + O 2 SO

13 4 Säuren und Laugen 4.1 Allgemeines Säuren werden in einem vereinfachten Modell als Protonendonatoren (Protonenspender) bezeichnet, da sie den so genannten Säurewasserstoff sehr leicht in Form von Protonen abgeben. Basen (Laugen) dagegen sind Protonenakzeptoren (Protonenempfänger). In wässrigen Lösungen führt dies zu einer Verschiebung des Gleichgewichts zu Gunsten der Oxonium-Ionen (H 3 O + ) bei Säuren bzw. der Hydroxid-Ionen (OH - ) bei Basen. Als Laugen bezeichnet man Basen-Lösungen. 4.2 Nachweisreaktionen für Säuren Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Bechergläser Chemikalien: Zitronensaft Universalindikator Verdünnte Salzsäure Blaue Lackmuslösung Verdünnte Essigsäure Universalindikatorpapier Blaukrautsaft Blaues Lackmuspapier Schwarzer Tee Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Becherglas mit der zu überprüfenden Lösung zu ca. 1/3 füllen Einen Streifen Testpapier in die Lösung halten oder einige Tropfen Universalindikator bzw. blaue Lackmuslösung zugeben Farbe mit Farbskala vergleichen Bei Schwarzem Tee und Blaukrautsaft: Indikatorflüssigkeit in Becherglas geben Einige Tropfen Säure zufügen Färbung der Lösung beachten Beobachtung: Universalindikator und blaue Lackmuslösung schlagen bei Anwesenheit von Säure nach einem Rotton um Schwarzer Tee: Bei Anwesenheit von Säure hellt sich die Farbe auf Blaukrautsaft: Verfärbung nach rot in saurem Milieu (z.b. Apfelstücke im Kraut Rotkraut)

14 Hintergrund: Durch die in Säuren vorhandenen Ionen ergibt sich in den Indikatoren (meist Komplexverbindungen) eine Verschiebung der Elektronen(wolken) in den Molekülen. Dies äußert sich in einer Farbveränderung, die meist auf einen bestimmten ph-bereich festgelegt ist. Beim Universalindikator werden mehrere Indikatoren parallel verwendet, die in der Farbmischung ein eindeutiges Ergebnis liefern. 4.3 Nachweisreaktionen für Laugen Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Bechergläser Chemikalien: Seifenlauge Universalindikator Verdünnte Natronlauge Rote Lackmuslösung Universalindikatorpapier Rotes Lackmuspapier Phenolphthalein-Lösung Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Becherglas mit der zu überprüfenden Lösung zu ca. 1/3 füllen Einen Streifen Testpapier in die Lösung halten Oder Einige Tropfen Universalindikator, rote Lackmuslösung bzw. Phenolphthalein-Lösung zugeben Farbe mit Farbskala vergleichen Beobachtung: Universalindikator und rote Lackmuslösung schlagen bei Anwesenheit von Basen nach einem Blauton um Phenolphthalein ergibt eine Rotfärbung Hintergrund: Siehe

15 4.4 Elektrische Leitfähigkeit von Säuren und Laugen Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Bechergläser (250ml) 2 Kohleelektroden mit Halterung bzw. Krokodilklemmen Stromquelle Stromessgerät Kabel Chemikalien: Destilliertes Wasser Verdünnte Salzsäure Verdünnte Schwefelsäure Verdünnte Essigsäure Verdünnte Natronlauge Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsaufbau: Versuchsanleitung: Stromkreis laut Versuchsskizze aufbauen Becherglas bis zu 1/3 mit der zu prüfenden Flüssigkeit füllen Elektroden in die Flüssigkeit tauchen und Messgerät beobachten Beobachtung: Kein Zeigerausschlag bei destilliertem Wasser Die anderen Lösungen leiten den elektrischen Strom Hintergrund: Säure- und Basenlösungen enthalten Ionen, die den elektrischen Strom leiten, z. B. H 3 O + und Cl - bei Salzsäure Na + und OH - bei Natronlauge

16 4.5 Reaktion von Säuren mit Metallen Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Reagenzgläser Reagenzglasständer Spatel Chemikalien: Destilliertes Wasser Eisenpulver Verdünnte Salzsäure Magnesiumpulver Verdünnte Schwefelsäure Zinkpulver Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Jeweils 3 Reagenzgläser mit einer Lösung ca. 1/3 füllen Von jedem Metall jeweils eine kleine Spatelspitze voll in jede Lösung geben (insgesamt drei Mal) Beobachtung: Wasser reagiert nicht sichtbar mit den Metallen Die Säuren lösen unter Gasbildung die Metalle auf Hintergrund: Unedle Metalle werden von den verwendeten Säuren angegriffen und unter Wasserstoffentwicklung aufgelöst. Es entsteht eine Salzlösung. Mögliche Reaktionsgleichungen: Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 Mg + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 Ausweitung: Durchbohrten Stopfen mit rechtwinkligem Glasrohr auf das Reagenzglas stecken Entweichendes Gas in weiterem Reagenzglas auffangen und nach o. g. Nachweisreaktion als Wasserstoff identifizieren

17 4.6 Reaktion von Säuren mit Kalk (Marmor) Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Reagenzgläser Reagenzglasständer Spatel Chemikalien: Destilliertes Wasser Verdünnte Essigsäure Verdünnte Salzsäure Kalkstein bzw. Verdünnte Marmorteilchen Schwefelsäure Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Reagenzgläser mit jeweils einer Lösung zu ca. 1/3 füllen Eine kleine Probe Kalkstein in jede Lösung geben Beobachtung: Wasser reagiert nicht sichtbar mit dem Kalk Die Säuren lösen unter Gasbildung den Kalk auf Hintergrund: Kalk wird von den verwendeten Säuren angegriffen und unter Kohlenstoffdioxidentwicklung aufgelöst. Es entsteht eine Salzlösung. Typische Reaktionsgleichung: CaCO HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O Ausweitung: Durchbohrten Stopfen mit rechtwinkligem Glasrohr auf das Reagenzglas stecken. Entweichendes Gas in weiterem Reagenzglas auffangen und nach o. g. Nachweisreaktion als Kohlenstoffdioxid identifizieren

18 4.7 Wirkung von Laugen auf organische Stoffe Versuchsart: Schülerübung, Langzeitversuch Versuchsmaterial: 1 Reagenzglas Reagenzglasständer Chemikalien: Verdünnte Natronlauge Haar Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Reagenzgläser zur Hälfte mit Natronlauge füllen Eine Haar in die Lösung geben Beobachtung: Natronlauge löst das Haar sehr langsam auf Hintergrund: Organische Stoffe (Haare, Wolle) sowie Fette und Öle werden von Laugen angegriffen und aufgelöst. Verwendung von Laugen als Reinigungsmittel (z.b. Rohrreiniger)

19 4.8 Herstellung von Schwefeliger Säure Versuchsart: Lehrerdemonstration Versuchsmaterial: Verbrennungslöffel Standzylinder mit Deckel Gasbrenner Feuerzeug Chemikalien: Schwefel Wasser Universalindikator Sicherheitsmaßnahmen: Abzug! Dämpfe nicht einatmen! Schutzbrille! Versuchsanleitung: Den Standzylinder zu einem Drittel mit Wasser füllen Einige Tropfen Universalindikator zugeben Eine kleine Menge Schwefel in den Verbrennungslöffel geben Gasbrenner entzünden und damit Schwefel anzünden Verbrennungslöffel in Standzylinder halten und mit Deckel abdecken Beobachtung: Weißer Rauch, der stechend riecht, entsteht (s. o.) Wasser färbt sich langsam von grün nach rot Hintergrund: Der Schwefel reagiert mit dem Luftsauerstoff zu Schwefeldioxid, das sich langsam im Wasser löst. Dadurch entsteht schweflige Säure, die den Universalindikator rot färbt. Reaktionsgleichungen: S + O 2 SO 2 SO 2 + H 2 O H 2 SO

20 4.9 Herstellung von Kohlensäure Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: 2 Reagenzgläser Spatel 1 Gummistopfen mit Reagenzglasständer Bohrung Rechtwinkliges Glasrohr Chemikalien: Natriumhydrogencarbonat (NaHCO 3 ) Essig oder Zitronensäure Destilliertes Wasser Universalindikator Versuchsanleitung: Ein Reagenzglas zur Hälfte mit Wasser füllen und in den Reagenzglasständer stellen Rechtwinkliges Glasrohr mit kurzem Schenkel in den durchbohrten Stopfen stecken In das andere Reagenzglas etwas Natriumhydrogencarbonat geben und mit Säure übergießen Sofort mit dem Stopfen verschließen und den langen Schenkel des Glasrohres in das Wasser des ersten Reagenzglases eintauchen Nach dem Abebben der Reaktion einige Tropfen Universalindikator in das Wasser zugeben Beobachtung: Natriumhydrogencarbonat schäumt auf und nach dem Einleiten in das Wasser verfärbt sich dieses von grün nach rot Hintergrund: Das Natriumhydrogencarbonat reagiert mit der zugefügten Säure und es entsteht Kohlenstoffdioxid (s. o.), das sich langsam im Wasser löst. Dadurch entsteht Kohlensäure, die den Universalindikator rot färbt. Reaktionsgleichungen: HCO H 3 O + CO H 2 O CO 2 + H 2 O H 2 CO

21 4.10 Herstellung von Natronlauge aus Natriumhydroxid-Plätzchen Versuchsart: Lehrerdemonstration Versuchsmaterial: Becherglas (100ml 250ml) Spatel Glasstab Chemikalien: Natriumhydroxid-Plätzchen (NaOH) Destilliertes Wasser Universalindikator Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Ein Becherglas zur Hälfte mit Wasser füllen 1-2 Natriumhydroxid-Plätzchen mit Spatel zugeben Mit Glasstab umrühren Nach dem Abebben der Reaktion einige Tropfen Universalindikator in die Lösung geben Beobachtung: Natriumhydroxid löst sich auf Blaufärbung nach Zugabe von Universalindikator Hintergrund: Das Natriumhydroxid löst sich in dem Wasser. Dadurch entsteht Natronlauge, die den Universalindikator blau färbt. Reaktionsgleichung: NaOH +H 2 O (NaOH) aq

22 4.11 Herstellung von Natronlauge aus elementarem Natrium Versuchsart: Lehrerdemonstration Versuchsmaterial: Becherglas (500ml) oder Kristallierschale Messer Filterpapier (Rundfilter) Pinzette Chemikalien: Natrium (elementar) Destilliertes Wasser Phenolphthalein-Lösung Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Das Becherglas zur Hälfte mit Wasser füllen Vorsichtig ein bisschen Natrium aus der Schutzflüssigkeit entnehmen und auf dem Filter ablegen Mit dem Messer ein ca. erbsengroßes Stück abschneiden Den Rest wieder in das Vorratsgefäß geben. Natrium Stück in das Wasser geben Nach dem Abebben der Reaktion einige Tropfen Phenolphthalein-Lösung zugeben Beobachtung: Natrium flitzt auf dem Wasser herum und löst sich auf Evtl. hell leuchtende Flamme Rotfärbung nach Zugabe von Phenolphthalein Hintergrund: Das Natrium reagiert heftig mit dem Wasser unter Wasserstoffentwicklung. Dadurch entsteht Natronlauge, die durch das Phenolphthalein rot gefärbt wird. ACHTUNG! Der Wasserstoff kann sich unter Umständen durch die entstehende Temperatur entzünden. Reaktionsgleichung: 2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH + H

23 5 Salze 5.1 Allgemeines Salze bestehen aus Ionen, die in einem starren Gitter miteinander in Wechselwirkung treten. Sie lassen sich in einen Metallanteil (Kation) und einen Säureanteil (Anion) aufteilen. 5.2 Elektrische Leitfähigkeit von Kochsalz Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Bechergläser (250ml) Stromquelle 2 Kohleelektroden mit Stromessgerät Halterung bzw. Kabel Krokodilklemmen Chemikalien: Destilliertes Wasser Zinkchlorid (ZnCl 2 ) Natriumchlorid (NaCl) Versuchsaufbau: Versuchsanleitung: Stromkreis laut Versuchsskizze aufbauen Festes Salz in ein Becherglas geben Elektroden in das Salz tauchen und Messgerät beobachten Salz mit Wasser auflösen Elektroden in die Flüssigkeit tauchen und Messgerät beobachten Beobachtung: Kein Zeigerausschlag bei festem Salz Salzlösung leitet den elektrischen Strom Hintergrund: In der festen Form liegt das Salz als Ionengitter vor. Die Ionen sind hier so stark gebunden, dass sie sich nicht frei bewegen können. Ein angelegter Strom kann nicht weitergeleitet werden. In der Lösung ist das Kristallgitter zerstört, die Ionen (z. B. Na +, Cl -, Zn 2+, ) sind frei beweglich. Strom kann weitergeleitet werden

24 5.3 Flammenfärbung Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Magnesiastäbchen Gasbrenner Becherglas (100ml) Feuerzeug Uhrgläser Kobaltglas Chemikalien: Konzentrierte Salzsäure Strontiumchlorid (SrCl 2 ) Lithiumchlorid (LiCl) Kaliumchlorid (KCl) Natriumchlorid (NaCl) Bariumchlorid (BaCl 2 ) Calciumchlorid (CaCl 2 ) Kupferchlorid (CuCl 2 ) Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: Testsubstanzen in Uhrgläser geben Salzsäure in Becherglas abfüllen Gasbrenner anzünden und nichtleuchtende (=blaue) Flamme einstellen Magnesiastäbchen ausglühen und in Salzsäure tauchen, solange bis keine Färbung der Flamme mehr auftritt Mit feuchtem Magnesiastäbchen einige Kristalle einer Testsubstanz aufnehmen und in Brennerflamme halten Bei Kalium die Flammenfärbung durch das blaue Kobaltglas betrachten Vor erneutem Test Magnesiastäbchen abbrechen und erneut ausglühen Beobachtung: Flamme färbt sich jeweils unterschiedlich Hintergrund: Jedes Metall färbt die Flamme charakteristisch. Möglichkeit zur Analyse. Flammenfärbungen: Natrium leuchtend gelb Kalium rotviolett Lithium karminrot Strontium karminrot Calcium ziegelrot Barium gelbgrün Kupfer grün

25 5.4 Kristalle züchten Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Bechergläser (100ml) Pinzette Holzstab Gasbrenner oder Faden Heizrührer Spatel Chemikalien: Destilliertes Wasser Kaliumaluminiumsulfat KAl(SO 4 ) 2 * 12 H 2 O L=110g/l Kaliumchromsulfat KCr(SO 4 ) 2 * 12 H 2 O L=250g/l Kupfersulfat CuSO 4 * 5 H 2 O L=317g/l Versuchsaufbau: Versuchsanleitung: Herstellen einer gesättigten Lösung: Wasser auf ca. 40 C erwärmen, Salz im Überschuss zugeben und darin auflösen. Abkühlen lassen und nach Bildung von Bodensatz in neues Glas dekantieren. Ca. 1 Woche stehen lassen. Impfkristall aus Bodensatz aussuchen. Züchtung der Kristalle: Impfkristall an Fadenknüpfen und am Stab aufhängen. An ruhigem und nicht zu trockenem Ort wachsen lassen. Möglicher Schutz des Kristalls durch Haarlack. Hinweise: Weitere gut geeignete Salze: rotes und gelbes Blutlaugensalz (Kaliumhexacyanoferrate), Ammoniumaluminiumsulfat, Kaliumnatriumtartrat Mischung der Alaune: Erst Cr-Alaun wachsen lassen, dann in Al-Alaun umhängen. Oder: Verschiedene Mischungsverhältnisse Cr:Al 1:10, 1:20, 1:50 bis 1:200 verschiedene Bordeaux- Töne

26 5.5 Herstellung von Salz durch Neutralisation Versuchsart: Schülerübung Versuchsmaterial: Becherglas (100ml) Tropfpipette Objektträger Chemikalien: Verdünnte Natronlauge (bis 2%) Verdünnte Salzsäure (bis 10%) Universalindikator-Lösung Sicherheitsmaßnahmen: Schutzbrille! Versuchsanleitung: 20ml Natronlauge in das Becherglas geben Einige Tropen Indikator zugeben Mit der Pipette solange Salzsäure zutropfen und umschütteln bis der Indikator ph 7 anzeigt. Einen Tropfen der Flüssigkeit auf einen Objektträger geben und verdunsten lassen Beobachtung: Auf dem Objektträger bleibt ein Salzrand zurück Hintergrund: Die Natronlauge und die Salzsäure neutralisieren sich gegenseitig und es entsteht eine Natriumchlorid-Lösung Das Wasser aus der Lösung verdunstet, zurück bleibt Natriumchlorid (Kochsalz) Reaktionsgleichung: NaOH + HCL NaCl + H 2 O 5.6 Herstellung von Salz aus Metall und Säure Siehe Versuch 4.5 Reaktion von Säuren mit Metallen. Wortgleichung und Beispiel: Metall + Säure Salz + Wasserstoff Zink + Salzsäure Zinkchlorid + Wasserstoff

27 6 Anhang 6.1 Entsorgungshinweise

28 Aus: Beck, Wolfgag, et.al., Chemie 1, Lehrerband, Oldenbourg-Verlag, München,

29 6.2 Folien und Arbeitsblätter Folgende Folien und Arbeitsblätter werden bei den beschriebenen Versuchen eingesetzt: Gefahrensymbole Aufbau eines Gasbrenners (Teclubrenner) und Benutzungshinweise Wichtige Geräte im Chemieunterricht Lösungen der Arbeitsblätter

30 Gefahrensymbole Symbol Kurzbeschreibung Erläuterung und Verhaltensregeln