Schulversuchspraktikum Constanze Koch Sommersemester 2015 Klassenstufen 5 & 6 Wasser als Lösungsmittel Kurzprotokoll
Auf einen Blick: In diesem Protokoll werden ein Lehrerversuch und vier Schülerversuche vorgestellt. Dabei geht es im Lehrerversuch um die Löslichkeit eines Feststoffes in Wasser, insbesondere um den Lösungsvorgang. In den Schülerversuchen werden feste, flüssige und gasförmige Stoffe auf ihre Wasserlöslichkeit untersucht. Inhalt 1 Weitere Lehrerversuche... 1 1.1 V1 Tinte in Wasser... 1 2 Weitere Schülerversuche... 2 2.1 V1 Löslichkeit von Alltagsstoffen in Wasser... 2 2.2 V2 Die Mischung macht s... 4 2.3 V3 Die übermächtige zweite Brausetablette... 6 2.4 V4 Löslichkeit von Salz in Abhängigkeit von der Wassertemperatur... 8
1 Weitere Lehrerversuche 1 Weitere Lehrerversuche 1.1 V1 Tinte in Wasser Der Zucker wird mit Tinte angefärbt und dann in Wasser gelöst. Damit die SuS den Lösungsvorgang gut beobachten können, sollte die Glasschale mit Wasser auf einen OHP gestellt werden. Ziel des Versuchs ist es einen Feststoff, hier Zucker, in Wasser zu lösen und den SuS den Lösungsvorgang durch das Anfärben des Feststoffs zu verdeutlichen. Gefahrenstoffe Wasser - - Tinte - - Zucker - - Materialien: Chemikalien: Durchführung: Beobachtung: Glasschale Wasser, Tinte, Zuckerwürfel Die Glasschale wird ca. 1 cm Wasser gefüllt. Dann wird aus einer Tintenpatrone oder Pasteurpipette ein Tropfen Tinte in das Wasser gegeben. Im zweiten Durchgang wird die Tinte auf einen Zuckerwürfel getropft und dieser in die Mitte der Glasschale gegeben. Wenn die Tinte ins Wasser getropft wird, breitet sie sich erst aus und zieht sich dann wieder etwas zusammen. Danach ziehen sich Tintenschlieren durch das Wasser und die Tinte verteilt sich. Im zweiten Durchgang breitet sich die Tinte vom Zuckerwürfel schlierenartig durch das Wasser aus. Der Zuckerwürfel löst sich langsam im Wasser auf. Abbildung 1: Zuckerwürfel mit Tinte in Wasser.
Deutung: Entsorgung: Das Experiment zeigt, dass sich Stoffe unterschiedlich schnell in Wasser lösen. Der Zucker löst sich schneller in Wasser als Tinte, da sich die Tinte in Kombination mit dem Zucker in kürzerer Zeit im Wasser verteilt. Die verwendeten Stoffe werden in den Ausguss gegeben. Literatur: C. von Ossietzky http://physikfuerkids.de/lab1/versuche/teller/index.html, 2001-2004 (letzter Aufruf am 31.07.2015 um 18.59 Uhr) 2 Weitere Schülerversuche 2.1 V1 Löslichkeit von Alltagsstoffen in Wasser Einige Stoffe lösen sich in Wasser, andere nicht. Die Schülerinnen und Schüler können sich alltägliche Stoffe aussuchen und diese in Wasser lösen und ihre Beobachtungen dokumentieren. Gefahrenstoffe Wasser - - Natriumchlorid - - Pfeffer - - Öl - - Essig - - Materialien: Chemikalien: Durchführung: Bechergläser, Glasstab/Spatel zum Umrühren Wasser, ausgewählte zu lösende Stoffe (z.b. Salz, Pfeffer, Öl, Essig) Die zu lösenden Stoffe werden in Bechergläser mit Wasser gegeben und gut gemischt.
Beobachtung: Das Salz und der Essig lösen sich in Wasser, während sich Pfeffer und Öl nicht in Wasser lösen lassen. Der Pfeffer setzt sich am Boden ab, während das Speiseöl auf dem Wasser schwimmt. Abbildung 2: Salz, Pfeffer, Öl und Essig in Wasser gelöst. Deutung: Entsorgung: Das Experiment zeigt, dass sich nicht alle Stoffe in Wasser lösen. Da sich Gleiches in Gleichem löst, weisen Salz und Essig ähnliche Stoffeigenschaften wie Wasser auf, während Pfeffer und Öl andere Stoffeigenschaften haben. Die Lösungen werden in den Ausguss gegeben. Literatur: - Anschließend können weitere Versuche zum Thema Löslichkeit durchgeführt werden. Um genauer auf die Stoffeigenschaften einzugehen können Alltagsstoffe in Öl und Wasser gelöst werden. Außerdem kann darauf eingegangen werden, dass benutze Pfannen mit Öl durch Zugabe von Spülmittel und Wasser gereinigt werden können.
2.2 V2 Die Mischung macht s In diesem Versuch werden flüssige Stoffe in Wasser gelöst und ihre Wasserlöslichkeit untersucht. Dabei werden die Chemikalien mit Farbstoffen angefärbt, um die Löslichkeit zu verdeutlichen. Anstelle von Tinte kann Methylenblau und anstelle von Sudan III Paprikapulver verwendet werden. Die Tinte erst kurz vor der Verwendung dazu geben, damit das Wasser noch intensiv blau gefärbt ist. Gefahrenstoffe Wasser - - Öl - - Ethanol H: 225 P: 210 Sudan III - - Materialien: Chemikalien: Durchführung: Beobachtung: Bechergläser Wasser, Ethanol, Öl, Tinte, Sudan III Das Wasser wird in beiden Versuchsansätzen mit Tinte blau angefärbt, während der Alkohol Ethanol und das Öl mit dem roten Farbstoff Sudan III angefärbt werden. In einem leeren Becherglas werden einmal Wasser und Ethanol gleichzeitig zusammen gegeben und in einem weiteren leeren Becherglas Wasser und Öl. Die Lösung aus Wasser und Ethanol weist eine lila-bräunliche Farbe auf, während die Lösung aus Wasser und Öl zwei Phasen zeigt, bei der die untere Phase eine blaue und die obere Phase eine rote Farbe aufweist. Abbildung 3: Wasser, angefärbt mit Tinte, und Ethanol, angefärbt mit Sudan III. Abbildung 4: Die angefärbten Stoffe Wasser und Ethanol zusammen gegeben.
Abbildung 5: Wasser, angefärbt mit Tinte, und Öl, angefärbt mit Sudan III. Abbildung 6: Die angefärbten Stoffe Wasser und Öl zusammen gegeben. Deutung: Entsorgung: Das Experiment zeigt, dass sich nicht alle Stoffe in Wasser lösen. Dies wird durch die Färbung der Stoffe stärker verdeutlicht. Der Alkohol Ethanol lässt sich in Wasser lösen, da die beiden Stoffe ähnliche Eigenschaften besitzen, während sich Öl nicht in Wasser lösen lässt, da Wasser und Öl unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Die Öl-Wasser-Lösung kann in den Ausguss gegeben werden. Die Ethanol- Wasser-Lösung wird in den Behälter für organische Lösungsmittel gegeben. Literatur: - Anschließend können Experimente zur Löslichkeit von Alltagsmaterialien in Wasser und Öl durchgeführt werden um zu verdeutlichen, dass sich Gleiches in Gleichem löst.
2.3 V3 Die übermächtige zweite Brausetablette Gefahrenstoffe Wasser - - Brausetabletten - - Materialien: Chemikalien: Durchführung: Beobachtung: große Glasschale/pneumatische Wanne, großer Standzylinder, Trichter, Stativ, Stativklemme, Muffe Wasser, 2 Brausetabletten Die Glasschale/pneumatische Wanne wird zu Hälfte mit Wasser gefüllt. Der Standzylinder wird randvoll mit Wasser gefüllt und mit der Öffnung nach unten in die Glasschale gestellt (Tipp: Den mit Wasser gefüllten Standzylinder mit einem Uhrglas oder der Handfläche gut verschließen, damit keine Luft beim Umkippen einströmen kann). Um das entstehende Gas der Brausetablette noch besser auffangen zu können, wird die Öffnung des Standzylinders unter Wasser mit einem Trichter vergrößert (Tipp: Auch hier nur unter Wasser arbeiten, damit keine Luft in den Standzylinder gelangt). Der Standzylinder wird nun mit einer Klemme am Stativ befestigt, damit er während des Versuchs nicht umkippen kann. Als nächstes wird eine Brausetablette unter den Trichter geschoben und gewartet bis sie sich vollständig gelöst hat. Dann wird der Pegelstand des Wassers markiert und notiert. Anschließend wird eine zweite Brausetablette unter den Trichter geschoben und ebenfalls der Wasserstand markiert und notiert. Nach Zugabe der ersten Brausetablette ist ein starkes Sprudeln zu beobachten. Das Wasser färbt sich gelblich und es werden 30 ml Wasser aus dem Standzylinder verdrängt. Die zweite Brausetablette verdrängt mehr Wasser, 50 ml, als die Erste aus dem Standzylinder.
Abbildung 3: Versuchsapparatur nach Zugabe der zweiten Brausetablette. Deutung: Entsorgung: Die Brausetabletten lösen sich im Wasser. Das Sprudeln ist ein Zeichen dafür, dass ein Gas freigesetzt wird. Nach Zugabe der zweiten Brausetablette wird deutlich mehr Gas freigesetzt, da das Wasser bereits von der ersten Brausetablette mit Gas gesättigt ist und somit das entstehende Gas in den Standzylinder entweicht. Die verwendeten Stoffe werden in den Ausguss gegeben. Literatur: R. Herbst-Irmer, Skript zum Praktikum Anorganische Chemie für LAK, Georg-August-Universität Göttingen (2010), S. 182.
2.4 V4 Löslichkeit von Salz in Abhängigkeit von der Wassertemperatur Dieser Versuch soll zeigen, dass sich mehr Kochsalz bei einer höheren Wassertemperatur lösen lässt. Alternativ oder parallel kann der Versuch auch mit Zucker und Wasser durchgeführt werden. Gefahrenstoffe Wasser - - Natriumchlorid - - Materialien: Chemikalien: Durchführung: Beobachtung: Becherglas, Magnetrührer mit Rührfisch, Löffelspatel Wasser, Natriumchlorid In ein Becherglas mit 50 ml Wasser und Zimmertemperatur (ca. 20 C) wird ein Rührfisch gegeben und das Becherglas auf den Magnetrührer gestellt. Unter ständigem Rühren wird nun löffelweise Kochsalz hinzugegeben und die Zahl der Löffel notiert. Es sollte darauf geachtet werden, dass die Löffel in etwa immer gleich voll sind. Das Experiment wird beendet, wenn sich nach 5 Minuten Rühren immer noch Kochsalz am Boden des Becherglases befindet. Im zweiten Durchgang wird das Wasser durch die Heizplatte auf ca. 80 C erhitzt und analog zum ersten Versuchsansatz durchgeführt. Im kalten Wasser lassen sich acht Löffelspatel Kochsalz und im warmen Wasser neun lösen. Je mehr Kochsalz bereits im Wasser vorhanden ist, desto länger dauert der Lösungsvorgang,
Abbildung 4: Kochsalz wird in kalten und warmen Wasser gelöst. Deutung: Entsorgung: Literatur: Der Versuch zeigt, dass in warmem Wasser mehr Kochsalz gelöst werden kann als in kaltem. Es kann so viel Kochsalz gelöst werden bis die Lösung gesättigt ist. Die Löslichkeit ist von der Temperatur abhängig. Der Rührfisch wird mit einem Magneten aus den Lösungen geholt. Die Lösungen werden nach dem Abkühlen in den Ausguss gegeben. D. Wiechoczek, http://www.chemieunterricht.de/dc2/nacl/salzloesen.htm, 03.12.2009 (letzter Aufruf am 01.08.2015 um 11.24 Uhr) Es können neben Kochsalz auch noch andere Salze wie bspw. Kaliumnitrat und Kaliumpermanganat verwendet und deren Löslichkeit in Wasser bei verschiedenen Temperaturen untersucht werden. Bitte die Sicherheitshinweise beachten! Damit das Salz nicht verschwendet wird, kann das Wasser abgedampft und das Salz wiederverwendet oder eine geringere Menge Wasser und Salz benutzt werden.