Naturwissenschaften - Chemie - Säuren, Basen, Salze - 2 Basen (P75900) 2.7 Laugenbildung durch Reaktion von unedlen Metallen mit Wasser Experiment von: Phywe Gedruckt: 5.0.203 2:5:3 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Woraus lassen sich Laugen herstellen? () Stelle eine Lithiumlauge her und überprüfe ihre Leitfähigkeit während der Reaktion. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -
Zusatzinformationen Lernziele Natronlaugen lassen sich durch die Reaktion von unedlen Metallen mit Wasser herstellen. Das Entstehen der Laugen zeigt sich an der Veränderung der Leitfähigkeit (Aufleuchten der Glühlampe bzw. intensiveres Leuchten der Glühlampe) sowie an der Umfärbung des Indikators. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Die SchülerInnen sollten das Lithium selbst schneiden, um die Eigenschaften (Anlauffarben, Härten) feststellen zu können. Weisen Sie aber darauf hin, dass das Metall, insbesondere aber die Schnittfläche, keinesfalls mit der Haut in Berührung gebracht werden darf. H- und P-Sätze Lithium: H260: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können. H34: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. EUH04: Reagiert heftig mit Wasser. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P30 + P330 + P33:BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. Kein Erbrechen herbeiführen. P305 + P35 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P309 + P30: BEI EXPOSITION ODER UNWOHLSEIN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P370 + P378: Bei Brand:... zum Löschen verwenden. P402 + P404: In einem geschlossenen Behälter an einem trockenen Ort aufbewahren. - 2 -
Phenolphthalein: H226: P20: P233: Flüssigkeit und Dampf entzündbar. Von Hitze / Funken / offener Flamme / heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. Behälter dicht verschlossen halten. Gefahren Lithium wirkt auf der Haut ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Schutzhandschuhe tragen! Während des Versuchs entstehen explosive Gasgemische. Offene Flammen löschen! Schutzbrille aufsetzen! Methodische Bemerkungen Parallel zu diesem Versuch sollten die Demonstrationsversuche mit Natrium und Kalium durchgeführt werden, hierbei ist aber eine Leitfähigkeitsmessung wenig empfehlenswert, da sonst der Versuch überfrachtet wird. Neben dem Aufzeigen einer bestimmten Laugenherstellungsform dient dieser Versuch auch zu einer Einführung der Hydroxylionen. Zusammen mit dem nächsten Versuch kann gezeigt werden, dass aus dem Wasser nicht O 2 -Ionen entstehen, was bedeutet, dass tatsächlich Hydroxylionen gebildet werden. Dieser Sachverhalt lässt sich in analoger Weise auch bei der Darstellung anderer Laugen entwickeln. Entsorgung Lithium vollständig durch reagieren lassen, dann Inhalt der Wanne in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. - 3 -
Material Material Material von "TESS Chemie Set Säuren / Basen / Salze" (Bestellnummer 3302-88) Position Material Gummihandschuhe, Grösse M (8) Bestellnr. 39323-00 Menge 2 Schutzbrille, farblose Scheiben 3936-00 3 Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff 33930-00 4 Eisenstäbchen, d = 2 mm, l = 200 mm, 5 Stück 4527-00 (2) 5 Batterie, 4.5 V, 3R 2 DIN 40869 07496-0 6 Lampenfassung E0, Gehäuse G 7049-00 7 Glühlampe, 4V/0.04 A, E0 0654-00 8 Verbindungsleitung, 4 mm Stecker, 9 A, blau, 50 cm 0734-04 9 Verbindungsleitung, 4 mm Stecker, 9 A, rot, 50 cm 0734-0 0 Krokodilklemme, blank, 0 Stück 07274-03 (2) Messer, rostfrei 33476-00 2 Pipette mit Gummikappe 6470-00 3 Halter für 2 Elektroden 45284-0 4 Pinzette, l = 30 mm, gerade, stumpf 6460-00 5 Stativfuß, variabel 0200-00 6 Doppelmuffe 02043-00 7 Wanne, 50 50 65 mm, Kunststoff 33928-00 8 Stativstange Edelstahl 8/8, l = 400 mm, d = 0 mm 02039-00 Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Wasser, destilliert, 5 l Bestellnr. 3246-8 Menge Lithium, Stangen,, 25 g 3523-03 Phenolphthaleinlösung, 0,5% in Ethanol, 00 ml 375-0 Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -
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Aufbau Aufbau Gefahren Lithium wirkt auf der Haut ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Schutzhandschuhe anziehen! Während des Versuches entstehen explosive Gasgemische. Offene Flammen löschen! Schutzbrille aufsetzen! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. - Abb. 3 auf Abb. Abb. 2 Abb. 3 Bringe die beiden Eisenstangen im Elektrodenhalter ein (Abb. 4) und spanne sie in die Muffe ein, dass sie nach unten zeigen (Abb. 5) und fast bis auf den Boden der darunter gestellten Wanne reichen (Abb. 6). - 6 -
Abb. 4 Abb. 5 Abb. 6 Schraube die Glühbirne an die Lampenfassung ein (Abb. 7). Schiebe einen Stecker einer Verbindungsleitung in einen der beiden freien Buchsen des Elektrodenhalters (Abb. 8). Schiebe einen Lampenfassungsstecker in eine Buchse eines Steckerkopfes der anderen Verbindungsleitung (Abb. 9). Der andere freie Stecker der Lampenfassung wird in die freie Buchse des Elektrodenhalters gesteckt (Abb. 0). Abb. 7 Abb. 8-7 -
Abb. 9 Abb. 0-8 -
Durchführung Durchführung Ablauf Fülle die Wanne mit destilliertem Wasser, bis die Elektroden ca. 2 cm tief eintauchen (Abb. ). Füge einige Tropfen Phenolphthaleinlösung zu. Verbinde die Enden der Verbindungsleitungen über Krokodilklemmen mit der Batterie (Abb. 2). Abb. Abb. 2 Benutze eine Pinzette um ein etwa fingernagelgroßes Stück Lithium aus dem Vorratsbehälter zu entnehmen und schneide es in 5 kleine Stücke. Gib die Lithiumstücke nacheinander in das Wasser (Abb. 3). Warte jeweils mit der Zugabe, bis sich das vorherige Stück aufgelöst hat. Beobachte die Glühbirne während der Zugabe. Abb. 3 Entsorgung Inhalt der Wanne in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. - 9 -
Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. Die schwarzgrauen Lithiumstücke sind hart und lassen sich nur schwer schneiden. Die Schnittfläche ist erst metallisch silbern, läuft aber schnell grau an. Bei Zugabe der Lithiumstücke zu Wasser steigt die Leitfähigkeit an (Glühlampe leuchtet auf bzw. stärkeres Leuchten). Lithium reagiert mit Wasser unter Gasentwicklung, dabei verfärbt sich der Indikator weinrot. Frage 2: Halte die beobachtbaren Eigenschaften des Lithiums fest. - 0 -
Lithium ist hart, aber schneidbar. Es ist in reinem Zustand silbern und glänzt metallisch, nach längerer Aussetzung an der Luft färbt sich grauschwarz. Es reagiert mit Wasser unter Gasentwicklung zu einer Lauge. Seine Dichte ist geringer als die des Wassers. - -
Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen. Lithium reagiert mit Wasser zu einer Lauge, was sich an der Indikatorumfärbung und an der Zunahme der Leitfähigkeit (Aufleuchten der Glühlampe bzw. intensiveres Leuchten) zeigt. Bei der Reaktion müssen also geladene Teilchen (Ionen) entstanden sein. Lithium reagiert ähnlich wie Calcium oder Magnesium, das entstehende Gas ist also vermulich Wasserstoff, was sich mit der Sauerstoff-Wasserstoff Knallgasprobe zeigen ließe. Frage 2: Welche andere Laugen lassen sich auf die gleiche Weise herstellen? Formuliere in einem Merksatz die hier aufgezeigte Herstellungsart für Laugen. - 2 -
Calcium- (Kalkwasser) und Magnesiumlaugen lassen sich durch Reaktion der entsprechenden Metalle mit Wasser herstellen. Laugen entstehen bei der Reaktion unedler Metalle mit Wasser. Metall + Wasser Lauge + Wasserstoff Frage 3: Welche Art von Ionen könnten bei diesem Experiment entstehen? Da sich aus dem Wasser (H 2 O) Wasserstoff entwickelt, könnten sich bei diesem Versuch Sauerstoffionen oder OH-Ionen bilden. Die Metalle könnten reagieren, um Metallionen zu bilden. - 3 -