Naturwissenschaften - Chemie - Anorganische Chemie - 2 Luft und andere Gase (P754000) 2.8 Modell eines Feuerlöschers Experiment von: Seb Gedruckt: 24.03.204 :0:45 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wie lassen sich die Eigenschaften des Kohlenstoffdioxids nutzen? Baue das Modell eines Schaumlöschers. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -
Zusatzinformationen Lernziele Die flammenerstickende Wirkung des Kohlenstoffdioxids wird bei der Brandbekämpfung genutzt. In Schaumlöschern wird Kohlenstoffdioxid erzeugt und als Schaum mit größerer Dichte als Luft auf die brennenden Substanzen gesprüht. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Die konzentrierte Salzsäure wird mit etwa der doppelten Menge Wasser verdünnt. Füllen Sie aus Sicherheitsgründen nach Aufbau der Apparatur gegebenenfalls die Säure selbst in den Tropftrichter. Die benötigte Natriumcarbonatlösung sollte gesättigt sein. Anmerkungen zu den Schülerversuchen. Der Stopfen muss während des Versuches gut festgehalten werden. Weisen Sie darauf hin, dass das Winkelrohr nicht auf Mitschüler/Innen gerichtet werden darf. H- und P- Sätze Salzsäure: H34: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. H290: Kann Metalle korrodieren. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P30 + P330 + P33: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P309 + P30: BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P305 + P35 + P338: BEI BERÜHRUNG MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang vorsichtig mit Wasser ausspülen. Evtl. vorhandene Kontaktlinsen entfernen, sofern leicht möglich. Weiter ausspülen. - 2 -
Natriumcarbonat: H39: Verursacht schwere Augenreizung. P260: Staub nicht einatmen. P305 + P35 + P338: BEI BERÜHRUNG MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang vorsichtig mit Wasser ausspülen. Evtl. vorhandene Kontaktlinsen entfernen, sofern leicht möglich. Weiter ausspülen. Gefahren Salzsäure wirkt ätzend. Spritzer auf der Haut mit viel Wasser abwaschen! Schutzbrille aufsetzen! Benzin ist leicht entzündlich. Flasche aus dem Experimentierbereich entfernen! Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Glasröhrchen und Tropftrichter drehend und ohne Gewaltanwendung einführen! Hinweise Für den Versuch kann jedes handelsübliche Shampoo und viele Geschirrspülmittel verwendet werden. Methodische Bemerkungen Bei diesem Versuch sollte in Kleingruppen gearbeitet werden, wobei das Anzünden des Benzins und die Zugabe von Säure möglichst gleichzeitig durch zwei Gruppenmitglieder erfolgen sollte. Im Anschluss an diesen Versuch sollte in jedem Fall das Arbeiten mit einem technischen Feuerlöscher geübt werden, da die Kenntnis dieses Gerätes entsprechend der Gefahrstoffverordnung Bestandteil des Unterrichts sein sollte. Durch entsprechende Problematisierungen der Aufgabe 3 sollte deutlich werden, dass in strengem Sinn nicht die Anwesenheit des Kohlenstoffdioxids, sondern der Ausschluss, also die Abwesenheit des Sauerstoffs für das Ersticken der Flamme verantwortlich ist. Entsorgung Benzinreste als brennbare organische Substanz entsorgen. Natriumcarbonatlösung in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. - 3 -
Material Material Material aus "TESS Chemie Set Anorganische Chemie" (Bestellnr. 330-88) Position Material Gummischlauch, Innen-d = 6 mm Bestellnr. 39282-00 Menge 2 Doppelmuffe 02043-00 2 3 Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite 3775-00 2 4 Schutzbrille, farblose Scheiben 3936-00 5 Stativfuß, variabel 0200-00 6 Stativstange Edelstahl, l = 400 mm 02039-00 7 Messzylinder (PP), hohe Form, 50 ml 46287-0 8 Wanne, 50 50 65 mm, Kunststoff 33928-00 9 Erlenmeyerkolben, 00 ml, Weithals, SB 29 36428-00 0 Gummistopfen 26/32, 2 Bohrung 7 mm 39258-02 Abdampfschale 75 ml, d = 80 mm 3256-00 2 Becherglas DURAN, hohe Form, 50 ml 3600-00 3 Tropftrichter, 50 ml, Tropfspitze, NS 9 3692-00 4 Glasröhrchen, rechtwinklig, 85 60, 0 Stück 3670-52 () 4 Glasröhrchen, rechtwinklig, 55 85, 0 Stück 3670-57 () Chemikalien, zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Nadelventil, Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr. 4697-05 Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW 3928-0 Glycerin, 99%, 250 ml 30084-25 Natriumcarbonat, wasserfrei, 250 g 3054-25 Schwefelsäure, 50%, herzustellen aus 3029-50 FAM-Normalbenzin, 65-95 C, 000 ml 33-70 Shampoo Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -
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Aufbau Aufbau Gefahren Salzsäure wirkt ätzend. Spritzer auf der Haut mit viel Wasser abwaschen! Schutzbrille tragen! Benzin ist leicht entzündlich. Flasche aus dem Experimentierbereich entfernen! Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Glasröhrchen und Pipette drehend ohne Gewaltanwendung einführen! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. + Abb. 2 auf. Abb. Abb. 2 Befestige hieran den Erlenmeyerkolben so, dass er fest auf dem Arbeitsplatz steht (Abb. 3 - Abb. 5). Abb. 3 Abb. 4-6 -
Abb. 5 Fülle den Erlenmeyerkolben mit 80 ml Natriumcarbonatlösung (Abb. 6), gib einen Spritzer Shampoo oder Geschirrspülmittel hinzu (Abb. 7) und vermische beide Lösungen (Abb. 8). Abb. 6 Abb. 7 Abb. 8 Führe nach Zugabe eines Tropfens Glycerin das lange Winkelröhrchen so weit in den Stopfen ein, dass es beim Verschließen etwa cm oberhalb des Flüssigkeitsspiegels endet (Abb. 9). Führe anschließend den Tropftrichter in die zweite Bohrung so ein, dass ein Teil des Ausflusses aus dem Stopfen ragt (Abb. 0) und verschließe dann den Kolben (Abb. ). - 7 -
Abb. 9 Abb. 0 Abb. Sichere den Tropftrichter mit einer Universalklemme (Abb. 2 - Abb. 4). Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4-8 -
Verbinde das lange Winkelrohr über ein Schlauchstück so mit dem kurzen Winkelrohr dass dessen Öffnung nach unten zeigt (Abb. 5 + Abb. 6). Stelle dann die Abdampfschale in die Wanne unter die Austrittsöffnung des Winkelrohrs (Abb. 7). Abb. 5 Abb. 6 Abb. 7-9 -
Durchführung Durchführung Ablauf Schließe den Hahn des Tropftrichters (Abb. 8). Fülle im Messzylinder 40 ml Salzsäure ab und gieße diese vorsichtig in den Tropftrichter (Abb. 9). Abb. 8 Abb. 9 Gib mit einer Pipette -2 ml Benzin in die Abdampfschale (Abb. 20). Entzünde das Benzin in der Abdampfschale und öffne den Hahn des Tropftrichters (Abb. 2). Drücke den Stopfen fest an und halte ihn währen der Reaktion fest. Abb. 20 Abb. 2 Entsorgung Benzinreste in den Sammelbehälter für brennbare organische Substanzen geben. Natriumcarbonatlösung in den Behälter für Säuren und Basen entsorgen. - 0 -
Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. Nach dem Zutropfen der Salzsäure schäumt die Lösung im Erlenmeyerkolben kräftig auf. Aus dem Winkelrohr tritt Schaum aus, der die Benzinflamme löscht. - -
Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Deute diese Beobachtungen, erläutere an ihnen die Wirkungsweise eines Feuerlöschers. Durch die Salzsäure wird aus dem Natriumcarbonat Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Das aufsteigende Gas bildet wegen des zugesetzten Spülmittels/Shampoos Schaum. Gelangt dieser auf die brennenden Stoffe, so erlischt die Flamme, da der Kohlenstoffdioxid-Schaum den Zutritt von Sauerstoff verhindert. Frage 2: Skizziere den Aufbau eines solchen Feuerlöschers (Lehrbuch). - 2 -
Siehe Abb. 22a. Abb. 22a Frage 3: Warum werden Feuerlöscher nicht mit Stickstoff betrieben? Der Vorteil von Kohlenstoffdioxid gegenüber Stickstoff beruht auf der größeren Dichte von Kohlenstoffdioxid. Während Stickstoff eine geringere Dichte als Luft aufweist, Stickstoff-Schaum also schnell von der Flamme weggetragen würde, bleibt Kohlenstoffdioxid-Schaum aufgrund seiner hohen Dichte relativ ortsfest. Kohlenstoffdioxid ist zudem billiger und leichter herstellbar. - 3 -
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