Naturwissenschaften - Chemie - Anorganische Chemie - 3 Wasser, Wasserbestandteile und Wasserreinigung (P754700) 3.3 Löslichkeit von Gasen in Wasser Experiment von: Seb Gedruckt: 24.03.204 :24:34 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Lösen sich Gase im Wasser? Untersuche, ob Wasser gelöste Gase enthält und wovon die Löslichkeit der Gase abhängt. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -
Zusatzinformationen Lernziele Gase lösen sich, wenn auch meist relativ geringfügig, in Wasser. Die Löslichkeit der Gase nimmt mit steigendem Druck und sinkender Temperatur zu. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Füllen Sie das Mineralwasser für Versuchsteil 2 entsprechend der Zahl der Gruppen in Flaschen ab und lassen Sie es mehrere Stunden geöffnet stehen. Das Leitungswasser für Versuchsteil sollte frisch entnommen werden. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Achten Sie darauf, dass das Überstülpen des Reagenzglases auf dem Arbeitstisch und nicht auf dem Drahtnetz geschieht, da sonst Wasser auf dieses oder in den Brenner gelangen kann. Erleichtert wird das Überstülpen durch Verwendung von Trichtern mit verkürzten Ausflüssen (bspw. Pulvertrichter). Gefahren Beim Erhitzen des Wassers besteht Spritzgefahr. Schutzbrille tragen! Methodische Bemerkungen Dieser Versuch greift die Thematik "Stoffeigenschaften" wieder auf und vertieft sie. In diesem Zusammenhang kann der Themenbereich Eutrophierung von Gewässern, Fischsterben etc. angesprochen werden. Ebenso ist aber auch ein Exkurs in den Bereich der technischen Chemie anhand der Mineralwasserherstellung möglich. - 2 -
Material Material Material aus "TESS Chemie Set Anorganische Chemie" (Bestellnr. 330-88) Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr. 3936-00 Menge 2 Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 00 mm 3770-0 3 Drahtnetz mit Keramik, 60 60 mm 33287-0 4 Stativfuß, variabel 0200-00 5 Schülerthermometer, -0...+0 C, l = 80 mm 38005-02 6 Stativstange Edelstahl, l = 400 mm 02039-00 7 Spritze, 50 ml, LUER-LOCK 02592-00 8 Pulvertrichter, d = 65 mm, PP 34472-00 8 Einweghahn, je x LUER-LOCK 02594-00 8 Kanüle, 0,60 x 60 mm, LUER, 20 Stück 02599-04 () 8 Laborschreiber, wasserfest 387-00 9 Reagenzglas, d = 8 mm, l = 80 mm, 0 Stück 37658-03 () 0 Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml 3603-00 Chemikalien, zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Nadelventil, Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr. 4697-05 Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW 3928-0 Mineralwasser, abgestanden Leitungswasser Für das Experiment benötigte Materialien - 3 -
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Aufbau Aufbau Gefahren Beim Erhitzen des Wassers besteht Spritzgefahr. Schutzbrille tragen! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. und Abb. 2 auf. Bringe den Stativring an (Abb. 3) und lege darauf das Drahntnetz (Abb. 4). Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Stelle den Brenner unter den Stativring (Abb. 5). Verschiebe diesen in der Höhe so, dass die heiße Zone der Flamme das Drahtnetz erhitzt (Abb. 6). - 5 -
Abb. 5 Abb. 6 Stelle den Trichter mit der Ausflussöffnung nach oben in das zu 4/5 mit Leitungswasser gefüllte Becherglas (Abb. 7). Fülle ein Reagenzglas randvoll mit Leitungswasser (Abb. 8), verschließe es mit dem Daumen (Abb. 9) und stülpe es über die unter der Wasseroberfläche befindliche Ausflussöffnung des Trichters (Abb. 0). Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Abb. 0-6 -
Durchführung Durchführung Ablauf Stelle jetzt vorsichtig und ohne Wasser zu verschütten das Becherglas auf das Drahtnetz. Erhitze mit kleiner Brennerflamme das Becherglas (Abb. ). Abb. Miss mit dem Thermometer die Temperatur (Abb. 2) und unterbrich das Erhitzen wenn die Wassertemperatur 30 C erreicht hat. Warte ca. 5 Minuten und markiere dann mit dem Laborschreiber den Wasserstand im Reagenzglas. Abb. 2 Nimm das Becherglas wieder vom Drahtnetz. Erneuere das Leitungswasser im Becherglas und Reagenzglas und stülpe das Reagenzglas wieder über die Ausflussöffnung des Trichters. Erhitze nun bis auf 70 C, lösche die Brennerflamme und warte wieder ca. 5 Minuten. Markiere auch hier den Wasserstand im Reagenzglas. Bereite die Spritze nach Abb. 3 - Abb. 5 vor. - 7 -
Abb. 3 Abb. 4 Abb. 5 Öffne den Hahn der Spritze (Abb. 6) und drücke den Stempel komplett nach unten (Abb. 7). Ziehe ca. 5 ml abgestandenes Mineralwasser in die Spritze. Achte darauf, dass keine Luft mit angesaugt wird (Abb. 8). Verschließe den Hahn der Spritze. Abb. 6 Abb. 7-8 -
Abb. 8 Erzeuge nun durch Herausziehen des Stempels Unterdruck, warte einen Moment ab und drücke dann den Stempel wieder kräftig hinein. Beobachte bei beiden Vorgängen die Flüssigkeit in der Spritze. - 9 -
Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen a) beim Erhitzen des Wassers: b) bei der Druckveränderung: a) beim Erhitzen des Wassers: Nach kurzer Zeit bilden sich Gasbläschen. Diese steigen nach oben und sammeln sich im Reagenzglas. Beim Erhitzen des Wassers auf 70 C entwickelt sich wesentlich mehr Gas als bei 30 C. b) bei der Druckveränderung: Beim Herausziehen des Stempels, also bei der Herstellung von Unterdruck, perlen aus dem Mineralwasser Gasblasen heraus. Es bildet sich eine Gasatmosphäre, die beim Hereindrücken des Stempels, also bei Überdruck, wieder verschwindet. - 0 -
Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus den beobachteten Sachverhalten, formuliere diese zusammenfassend in einem Merksatz. Da sich bei Temperaturerhöhung Gas im Reagenzglas sammelt, muss Wasser neben seiner Fähigkeit Salze zu lösen, auch die Fähigkeit besitzen, Gase zu lösen. Diese Fähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab. Da bei der Erzeugung von Unterdruck Gas aus dem Wasser austritt, hängt die Wasserlöslichkeit von Gasen auch vom Druck ab. Sie nimmt mit steigendem Druck zu. Wasser löst neben Feststoffen und Flüssigkeiten auch Gase. Je höher der Druck und je niedriger die Temperatur ist, desto besser ist die Wasserlöslichkeit der Gase. Frage 2: Welche Gase sind wahrscheinlich in Wasser gelöst? Welches Gas ist hiervon Hauptbestandteil im Mineralwasser? - -
Da das Gebrauchswasser von einer Luftatmosphäre umgeben ist, werden die im Wasser gelösten Gase die Luftbestandteile, also Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Edelgase sein. Im Mineralwasser ist besonders viel Kohlenstoffdioxid unter Druck gelöst. Frage 3: Nenne Gründe, warum das aufgefangene Gas im Reagenzglas nicht Wasserdampf sein kann. Der Siedepunkt des Wassers wird bei diesem Versuch nicht erreicht, sodass nur wenig Wasserdampf entstehen kann. Zudem kondensiert das aufgefangene Gas in der Kälte nicht wieder, es handelt sich also nicht um Wasserdampf. - 2 -