Wovon hängt das Reaktionsverhalten der Metalle beim Erhitzen an Luft ab?

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Anorganische Chemie - Metalle (P75300).2 Abhängigkeit des Reaktionsverhaltens von Metallen Experiment von: Phywe Gedruckt: :7:52 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wovon hängt das Reaktionsverhalten der Metalle beim Erhitzen an Luft ab? Erhitze verschiedene Metalle und Metallformen an der Luft. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Metalle reagieren beim Erhitzen an Luft verschieden schnell. Die Schnelligkeit und Heftigkeit der Reaktion hängt einerseits von der Art der Metalle ab, andererseits von ihrem Verteilungsgrad. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Zur Zeitersparnis können gekennzeichnete Uhrgläser bereits vor dem Unterricht mit Metallpulver gefüllt werden. Platindraht kann aus Kostengründen sicher nicht allen Schülergruppen zur Verfügung gestellt werden. Er sollte von einer Gruppe zur anderen weitergereicht werden. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Die Verbrennung des Metallpulvers erfolgt hier mit einfachsten Mitteln. Die häufig beschriebene Version, Metallpulver aus einem Glasrohr in die Flamme zu blasen, ist relativ gefährlich und sollte als Schülerversuch nicht Anwendung finden. Die hier gewählte Versuchsversion erfordert indes auch sorgfältigstes Arbeiten, da verbrennendes Metallpulver außerordentlich hohe Temperaturen aufweist. Achten Sie darauf, dass die Brenner nicht zu stark gekippt werden und kein Pulver in die Brennerdüse gerät. Gefahren Metallpulver verbrennen mit heißer Flamme. Vorsichtig handhaben! Schutzbrille aufsetzen! Methodische Bemerkungen Möglicherweise erheben die Schüler/Innen den Einwand, dass Platinpulver beim Erhitzen reagieren könne. Dieser Einwand lässt sich in einem problemorientierten Unterrichtsgespräch durch Hinweis auf das natürliche Vorkommen von Platin, auch in feinerer Verteilung, klären. Der Begriff der Oberflächenvergrößerung sollte geklärt werden, da er zur Erklärung der Luftbeteiligung bei dieser chemischen Reaktion in den folgenden Versuchen mit herangezogen wird

3 Die in der Aufgabenlösung zu Aufgabe angesprochene chemische Gleichartigkeit der Reaktion sollte unbedingt thematisiert werden, da Schüler/Innen aus physikalischer Verschiedenartigkeit von Reaktionen schnell auf chemische Verschiedenartigkeit schließen. Entsorgung Metallpulverreste in der Abdampfschale zu den Schwermetallabfällen geben. Metallpulver auf den Uhrgläsern und Platindraht für ähnliche Versuche wiederverwenden

4 Material Material Material aus "TESS Chemie Set Anorganische Chemie" (Bestellnr ) Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge 2 Drahtnetz mit Keramik, mm Verbrennungslöffel (Phosphorlöffel) Tiegelzange, Edelstahl, l = 200 mm Pulverspatel, Stahl, l = 50 mm Abdampfschale 75 ml, d = 80 mm Uhrglas, d = 60 mm Chemikalien, zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Nadelventil, Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW Eisen, grobes Pulver, 500 g Platindraht, d = 0,3 mm, 00 mm Zink, Pulver, 00 g Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -

5 - 5 -

6 Aufbau Aufbau Gefahren Metallpulver verbrennen mit heißer Flamme. Vorsichtig handhaben! Schutzbrille aufsetzen! Aufbau Stelle den Brenner in die Mitte des Arbeitsplatzes (Abb. ). Abb. Gib auf jedes Uhrglas ein wenig von den zwei Metallpulvern (Abb. 2). Abb

7 Durchführung Durchführung Ablauf Gib eine Spatelspitze Eisenpulver in den Verbrennungslöffel (Abb. 3). Stelle die nichtleuchtende Brennerflamme ein und erhitze das Eisenpulver kräftig. Den Löffel dabei leicht schräg halten, so dass kein Pulver herausfallen kann (Abb. 4). Abb. 3 Abb. 4 Schütte den Rest des Pulvers in die Abdampfschale (Abb. 5) und wiederhole jeweils den Versuch mit dem anderen Pulver. Lass zwischendurch den Verbrennungslöffel abkühlen und säubere ihn von Metallspuren des vorangegangenen Versuchs. Abb. 5 Nimm mit dem Spatel etwas Eisenpulver aus der Uhrglasschale. Halte den Brenner mit der linken Hand schräg und tippe über der Flamme aus genügender Höhe den Spatel leicht an, so dass etwas Eisenpulver in die Flamme gelangt (Abb. 6). Nur kleinste Pulvermengen verwenden und darauf achten, dass dieses nicht in die Brenneröffnung gerät

8 Abb. 6 Wiederhole den Versuch ebenso mit dem Zinkpulver. Fasse den Platindraht mit der Tiegelzange und erhitze ihn intensiv in der heißesten Stelle der Brennerflamme (Abb. 7). Betrachte den Draht vor und nach dem Versuch (abkühlen lassen!) genau. Abb. 7 Entsorgung Metallpulverreste in der Abdampfschale zu den Schwermetallabfällen geben. Metallpulver auf den Uhrgläsern und Platindraht für ähnliche Versuche wiederverwenden

9 Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. Tabelle Metall Verbrennungslöffel offene Flamme Eisenpulver Zinkpulver Platindraht - 9 -

10 Tabelle a Metall Eisenpulver Zinkpulver Platindraht Verbrennungslöffel Das Eisenpulver glüht nach einiger Zeit auf, einzelne Pulverteilchen verbrennen mit heller Flamme. Nach dem Abkühlen ist eine Schwarzfärbung des Pulvers festzustellen. Das Zinkpulver schmilzt relativ schnell, es verbrennt teilweise mit weißer Flamme. Das Pulver ist hinterher weiß gefärbt. offene Flamme Die Pulverteilchen verbrennen mit greller Flamme. Das Zinkpulver verbrennt heftig und färbt die Flamme weiß. Der silbergraue Platindraht glüht nach einiger Zeit. Nach dem Abkühlen ist keinerlei Verfärbung oder andere Veränderung feststellbar

11 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Vergleiche die Heftigkeit der Reaktion im Verbrennungslöffel mit der an der offenen Flamme. Vergleiche beide Reaktionen mit den Vorgängen beim Erhitzen der Metallbleche im vorigen Versuch. Die Metallpulver reagieren in der offenen Flamme wesentlich heftiger als beim Erhitzen im Verbrennungslöffel. Sie verbrennen in der offenen Flamme teilweise unter starker Hitzeentwicklung, was an der grellen Flamme zu sehen ist. Die Bleche dagegen verbrennen nicht und reagieren im Vergleich zum Pulver sehr langsam. Die bei den Reaktionen entstehenden Stoffe sind aber gleich, auch wenn die Reaktionsgeschwindigkeit verschieden war. Frage 2: Nenne die Schlussfolgerungen, die sich aus dem Erhitzen des Platindrahtes ergeben, begründe hiermit, zu welcher Art Metall Platin gehört. - -

12 Der Platindraht verändert sich auch nach langem und starkem Erhitzen nicht. Hier findet also keine chemische Reaktion statt. Platin ist ein Edelmetall, das an der Luft auch beim Erhitzen keine Reaktion zeigt. Frage 3: Formuliere in einem Merksatz, wovon die Reaktionsgeschwindigkeit der Metalle beim Erhitzen an Luft abhängt. Die Reaktionsfreudigkeit von Metallen beim Erhitzen an Luft hängt von der Art der Metalle ab: Unedle Metalle reagieren gut, edle Metalle weniger gut oder gar nicht. Gleiche Metalle reagieren umso besser, je feiner sie verteilt sind, d.h., je größer die Oberfläche ist

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