Ausgewählte Experimente für die Sekundarstufe I Abgestimmt mit ...
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<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> I<br />
<strong>Abgestimmt</strong> <strong>mit</strong> dem Aktuellen Rahmenlehrplan<br />
Autor: Klaus-D. Krüger<br />
Fachberater Chemie<br />
Friedland, 2003<br />
Seite - 1 -
Inhaltsverzeichnis<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Übersicht der möglichen <strong>Experimente</strong> zum RLP Sek. I Teil 1 ......................................................... 3<br />
Trennen von Stoffgemischen – Filtrieren <strong>mit</strong> Unterdruck ................................................................ 5<br />
Trennen von Stoffgemischen – Filtrieren <strong>mit</strong> verschiedenen Materialien ......................................... 6<br />
Sublimieren und Resublimieren ...................................................................................................... 7<br />
Diffusion in wässriger Lösung ........................................................................................................ 8<br />
Herstellen und Untersuchen von destilliertem Wasser ..................................................................... 9<br />
Wasserzerlegung durch Elektrolyse ............................................................................................... 10<br />
Zusammensetzung der Luft ........................................................................................................... 11<br />
Flammpunktbestimmung ............................................................................................................... 12<br />
Entzündung <strong>mit</strong> Sauerstoff ............................................................................................................ 13<br />
"Schweres Feuer" .......................................................................................................................... 14<br />
Kristallwachstum 1 ....................................................................................................................... 15<br />
Kristallwachstum 2 ....................................................................................................................... 16<br />
Säurenachweis <strong>mit</strong> Ra<strong>die</strong>schen...................................................................................................... 17<br />
Hygroskopische Wirkung von Schwefelsäure ................................................................................ 18<br />
Reaktion von Kohlendioxid <strong>mit</strong> Wasser auf dem OHP .................................................................. 19<br />
Schrecktinte .................................................................................................................................. 20<br />
Reaktion von nitrosen Gasen <strong>mit</strong> Wasser auf dem OHP ................................................................ 21<br />
Reaktion von Magnesium <strong>mit</strong> Wasser ........................................................................................... 22<br />
Reaktion der Alkalimetalle <strong>mit</strong> Wasser ......................................................................................... 23<br />
Hygroskopische Wirkung von Natriumhydoxid – Reaktion <strong>mit</strong> Aluminiumfolie ........................... 24<br />
Erstellen einer pH-Wert-Skala ....................................................................................................... 25<br />
Bildung von Halogenalkanen durch Substitution ........................................................................... 26<br />
Herstellung von Ethanol durch Gärung .......................................................................................... 27<br />
Nachweis von Ethanol in Alltagsprodukten (Iododformprobe nach Lieben) .................................. 28<br />
Herstellung von Estern .................................................................................................................. 29<br />
Bau eines einfachen Leitfähigkeitsmessgerätes.............................................................................. 30<br />
Seite - 2 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Übersicht der möglichen <strong>Experimente</strong> zum RLP Sek. I Teil 1<br />
Klasse 8<br />
"Chemie ist überall"<br />
- Trennen von Stoffgemischen<br />
- Sublimieren - Resublimieren<br />
"Metalle"<br />
- Elektrische Leitfähigkeit<br />
- Wärmeleitfähigkeit<br />
- Verhalten von Metallen beim Erhitzen <strong>mit</strong> Schwefel<br />
- Verhalten von Metallen beim Erhitzen In Luft<br />
- Verhalten von Metallen beim Erhitzen In Sauerstoff<br />
- Gesetz von der Erhaltung der Masse<br />
"Wasser"<br />
- Wasseruntersuchung: Leitfähigkeit, Eindampfen Leitungswasser, trübes Wasser<br />
- Filterwirkung verschiedener Materialien<br />
- Erneute Wasseruntersuchung nach Filterung: Leitfähigkeit, Eindampfen Leitungswasser, trübes Wasser<br />
- Löslichkeit in Abhängigkeit von der Temperatur und vom Stoff<br />
- Diffusion auf dem OH-Projektor bzw. im Filterpapier<br />
- Herstellen von destilliertem Wasser; Untersuchung<br />
- Wassernachweis <strong>mit</strong> wasserfreien Kupfer(II)-sulfat bzw. Kobaltchloridpapier<br />
- Wasserzerlegung<br />
- Wassersynthese (am Kat?)<br />
- Nachweis Sauerstoff, Wasserstoff<br />
"Luft"<br />
- Luftzusammensetzung (Stickstoff)<br />
- Untersuchung von Autoabgasen, Zigarettenrauch<br />
- Nachweis Sauerstoff<br />
- Wassernachweis<br />
- Wasserzerlegung<br />
- Nachweis Wasserstoff<br />
- Bildung von CO2<br />
- Luftuntersuchung (Staubbelastung)<br />
"Wasser und Luft"<br />
Zusammenstellung aus den entsprechenden Versuchen<br />
"Chemische Reaktionen und Alltag"<br />
- Metalle und Nichtmetalle regieren <strong>mit</strong> Sauerstoff<br />
- Entzündungstemperaturen<br />
- Löschen von Feuer<br />
- Rosten<br />
- Oxidation von Kupfer, Reduktion von Kupferoxid<br />
- Hochofenprozess<br />
Klasse 9<br />
Salze<br />
- Löslichkeitsversuche (analog Kl. 8)<br />
- Kristallwachstum<br />
Säuren<br />
- Säurenachweis <strong>mit</strong> Tee, Ra<strong>die</strong>schen, Rotkohl<br />
- Leitfähigkeitsuntersuchungen<br />
- Wasserstoff-Ionennachweis <strong>mit</strong> Indikatoren (Unitest, Lackmus, Bromthymolblau)<br />
- Nachweis von Säurerest-Ionen (SO4 2- , Halogenide, CO3 2- )<br />
- Hygroskopische Wirkung von H2SO4, P2O5, NOx, CO2 bzw. SO2,3 <strong>mit</strong> H2O<br />
Seite - 3 -
Basen<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
- Reaktion von Metallen (Mg, Ca, Na, K, Fe,) <strong>mit</strong> H2O (aber auch edle Metalle und Al testen)<br />
- Reaktion von Metalloxiden (CaO, BaO, MgO, Na2O, K2O) <strong>mit</strong> H2O (aber auch andere Oxide testen)<br />
- Hydroxid-Ionennachweis <strong>mit</strong> Indikatoren (Unitest, Lackmus, Bromthymolblau)<br />
- Basenachweis <strong>mit</strong> Tee, Ra<strong>die</strong>schen, Rotkohl<br />
- Nachweis von Metall-Ionen durch Flammenprobe (Na, K)<br />
- Leitfähigkeitsuntersuchungen (als Ionennachweis)<br />
- Vergleich Leitfähigkeit von NaOH und Natronlauge<br />
- Hygroskopische Wirkung von NaOH (<strong>mit</strong> Al-Folie)<br />
- Praktikum: Nachweis versch. Säure- und Baselösungen<br />
Reaktionen von Säuren und Basen<br />
- pH-Wert-Skala<br />
- Neutralisationen<br />
- Praktikum: Darstellung von Säure (H2SO4) und Base (NaOH) <strong>mit</strong> Nachweis der Ionen Neutralisation <br />
Nachweis der Ionen Eindampfen<br />
Kohlenstoff – anorganische Verbindungen<br />
- Darstellung von CO2 und Nachweis<br />
- Darstellung von H2CO3 und Nachweis der Karbonat-Ionen<br />
- Bildung und Zerfall der Kohlensäure in Abhängigkeit von Druck und Temperatur<br />
- Praktikum: Baustoffe<br />
Klasse 10<br />
Kohlenstoff – organische Verbindungen ohne Sauerstoff<br />
- Erdöldestillation<br />
- Pyrolyse<br />
- Darstellung und Brennbarkeit von Methan<br />
- Bildung von Halogenalkanen durch Substitution<br />
- Darstellung und Brennbarkeit von Ethin<br />
- Darstellung von Ethin und Addition von Brom<br />
- Eliminierung (?)<br />
Kohlenstoff – organische Verbindungen <strong>mit</strong> Sauerstoff<br />
- Herstellung von Ethanol durch Gärung<br />
- Nachweis von Ethanol in Alltagsprodukten (Iododformprobe)<br />
- Herstellung von Essig durch Gärung – Säurenachweis<br />
- Herstellung von Estern<br />
Seite - 4 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Trennen von Stoffgemischen – Filtrieren <strong>mit</strong> Unterdruck<br />
Themen: Stofftrennung<br />
Geräte / Materialien:<br />
Becherglas 100 ml, Rührstab, Einwegspritze 50 ml, Schlauchverbindung zum Reagenzglas,<br />
Reagenzglas (16 x 160) <strong>mit</strong> seitlichem Ansatz, Trichter, Stopfen <strong>mit</strong> Loch <strong>für</strong> Trichter passend <strong>für</strong><br />
Reagenzglas, Reagenzglasständer, Filterpapier möglichst feinporig (blau), Leitfähigkeitsprüfer<br />
Chemikalien:<br />
Aufschlämmung aus Kreidepulver (verschiedene Farben), Kochsalz, evtl. Sand<br />
Versuchsaufbau:<br />
Durchführung:<br />
Die in dem Becher befindliche Aufschlämmung<br />
wird auf Leitfähigkeit geprüft und anschließend in<br />
das Filterpapier dakantiert. Durch Herausziehen<br />
des Spritzenkolbens wird Unterdruck erzeugt.<br />
Beobachtungen:<br />
Man erhält im Idealfall ein klares Filtrat. Die Suspension leitet den elektrischen Strom vor und nach<br />
dem Filtrieren.<br />
Auswertung:<br />
Teilchengröße des Kreidepulvers übersteigt <strong>die</strong> Porengröße des Filterpapiers.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Filterpapier muss gut befeuchtet sein und eng anliegen.<br />
Entsorgung:<br />
Filtrat und Filterrückstand <strong>für</strong> weitere Versuche aufheben.<br />
Seite - 5 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Trennen von Stoffgemischen – Filtrieren <strong>mit</strong> verschiedenen Materialien<br />
Themen: Stofftrennung<br />
Geräte / Materialien:<br />
Becherglas 100 ml, Rührstab, 1 Einwegspritze 50 ml und 1 Einwegspritze 20 ml,<br />
Schlauchverbindung zum Reagenzglas, Reagenzglas (16 x 160) <strong>mit</strong> seitlichem Ansatz,<br />
Reagenzglasständer, Glaswolle, Kies (Vogelsand),<br />
Chemikalien:<br />
Verschiedene Stoffgemische<br />
Versuchsaufbau:<br />
Auswertung:<br />
Je nach Filtermaterial.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Durchführung:<br />
In den oberen Spritzenkörper (20ml, ohne Kolben) wird erst<br />
eine Lage Glaswolle und darauf der "Filterkies" gegeben. Das<br />
Stoffgemisch wird aus dem Becher auf den Kies gegeben.<br />
Durch Herausziehen des Spritzenkolbens wird Unterdruck<br />
erzeugt.<br />
Beobachtungen:<br />
Beschaffenheit des Filtrats je nach Filtermaterial.<br />
Es können verschiedene Korngrößen bzw. Materialien ausprobiert werden.<br />
Entsorgung:<br />
Filtrat <strong>für</strong> weitere Versuche aufheben.<br />
Seite - 6 -
Sublimieren und Resublimieren<br />
Themen: Stofftrennung<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Reagenzglas 18x180, Reagenzglas 12x100, Stopfen <strong>mit</strong> Loch <strong>für</strong> 12x100 passend <strong>für</strong> Reagenzglas<br />
18x180, Reagenzglasständer, Reagenzglasklammer, Brenner oder Heizplatte <strong>mit</strong> PM-Thermoblock,<br />
Chemikalien:<br />
Kreidepulver (verschiedene Farben), Kochsalz<br />
Versuchsaufbau:<br />
Durchführung:<br />
In das Große Reagenzglas werden einige Kristall Iod in das kleine Reagenzglas wird etwas<br />
kaltes Wasser gegeben.<br />
Anschließend wird langsam erwärmt.<br />
Auswertung:<br />
Beobachtungen:<br />
Es bilden sich violette Iod-Dämpfe <strong>die</strong> an der Wand des kleinen Reagenzglases sublimieren.<br />
Es erfolgt eine Änderung des Aggregatzustandes von fest nach gasförmig und umgekehrt ohne<br />
Zwischenschritt.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Es kann auch ein Dauerpräparat hergestellt werden indem das Iod in eine Ampulle eingeschmolzen<br />
wird. Alle Gefäße müssen absolut trocken sein.<br />
Entsorgung:<br />
Iod in Kaliumiodid-Lösung bzw. Spiritus lösen und <strong>für</strong> weitere Versuche aufbewahren.<br />
Seite - 7 -
Diffusion in wässriger Lösung<br />
Themen: Löslichkeit<br />
Geräte / Materialien:<br />
Petrischale, OVH-Projektor, Spatel<br />
Chemikalien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Eisen(III)-chlorid Kaliumthiocyanat, Kaliumhexacyanoferrat(II) (gelbes Blutlaugensalz),<br />
Durchführung:<br />
In <strong>die</strong> <strong>mit</strong> Wasser gefüllte Petrischale werden im Abstand von ca. 1 cm im Dreieck jeweils einige<br />
Kristalle der angegebenen Substanzen gebracht.<br />
Beobachtungen:<br />
Die Kristall lösen sich. Die Diffusion ist sehr gut z beobachten. An der Berührungsstelle zwischen<br />
Eisen(III)-chlorid und Kaliumthiocyanat bildet sich ein roter, und an der Berührungsstelle zwischen<br />
Eisen(III)-chlorid und Kaliumhexacyanoferrat(II) eine blauer Streifen.<br />
Auswertung:<br />
Die Lösungen reagieren an den Kontaktstellen zu einem blutroten Eisenkomplex (Kaliumhexathiocyanatoferrat(III)),<br />
FeCl3 + 6 KSCN K3[Fe (SCN)6] + 3 KCl<br />
bzw. zu Berliner Blau (Eisen-hexacyanoferat-(II)).<br />
4 FeCl3 + 3 K4[Fe(CN)6] Fe4[Fe(CN)6]3 + 12 KCl<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Wenn <strong>die</strong> Petrischale nach einer Weile kurz gedreht wird, ist der Pigmentcharakter des "Berliner<br />
Blau" gut zu sehen.<br />
Entsorgung:<br />
Die farbigen Komplexe können bei den geringen Mengen ins Abwasser gegeben werden.<br />
Seite - 8 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Herstellen und Untersuchen von destilliertem Wasser<br />
Themen: Stofftrennung<br />
Geräte / Materialien:<br />
Geräte aus dem Mikroglasbaukasten nach Baumbach (Skizze), Leitfähigkeitsprüfer, Thermometer,<br />
Becherglas, passende Schläuche, Experimentierkabel, Stromversorgung,<br />
Chemikalien:<br />
Kochsalzlösung (Filtrat aus Einführungsversuchen zur Stofftrennung)<br />
Versuchsaufbau:<br />
Auswertung:<br />
Durchführung:<br />
Versuch entsprechend Skizze aufbauen. Vorlage<br />
höchsten bis zur Höhe des Mikroheizgerätes <strong>mit</strong><br />
Lösung füllen. Siedesteine nicht vergessen.<br />
Spannung auf 8 – 10 V regeln. Leitfähigkeit der<br />
Ausgangslösung und des Destillats messen.<br />
Beobachtungen:<br />
Ausgangslösung leitet den elektrischen Strom.<br />
Leitfähigkeit des Filtrats ist geringer.<br />
Durch Destillation kann <strong>die</strong> Anzahl der leitfähigen Teilchen verringert werden.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Deutlich herausarbeiten, dass auch destilliertes Wasser in geringem Maße den elektrischen Strom<br />
leitet. Auf <strong>die</strong> Kühlung kann u. U. verzichtet werden.<br />
Entsorgung:<br />
Abwasser<br />
Seite - 9 -
Wasserzerlegung durch Elektrolyse<br />
Themen: Stofftrennung, Nachweise<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Filmbüchse (APS oder Kleinbild), zwei Einwegspritzen 5 ml, Feuchtraumkabel, Heißklebepistole,<br />
Plastikplatte ca. 10x10 cm, Batterieclip, 9V-Akku, Glimmspan, Feuerzeug,<br />
Chemikalien:<br />
Verdünnte Natronlauge (Xi)<br />
Versuchsaufbau:<br />
In <strong>die</strong> Filmbüchse werden zwei Löcher entsprechend dem<br />
Durchmesser der Drähte <strong>mit</strong> Isolierung gebohrt. Von den<br />
Drähten werden 2 cm abisoliert. Anschließend werden sie so in<br />
<strong>die</strong> Filmbüchse platziert, dass <strong>die</strong> beiden Spritzen<br />
nebeneinander auf <strong>die</strong> abisolierten Enden aufgesteckt werden<br />
können. Es hat sich als günstig erwiesen <strong>die</strong> Spritzenböden<br />
abzuschneiden. Die Bohrlöcher werden <strong>mit</strong> einer<br />
Heißklebepistole abgedichtet. Die Drähte werden durch<br />
Lüsterklemmen an einem Batterieclip befestigt. Die ganze<br />
Apparatur wir zur besseren Standsicherheit auf eine Plastikplatte<br />
aufgeklebt.<br />
Durchführung:<br />
In <strong>die</strong> Filmbüchse wird verdünnte Natronlauge (Xi) gegeben. Die beiden Spritzen werden auf <strong>die</strong><br />
Drähte gesteckt und <strong>die</strong> Natronlauge wird blasenfrei aufgezogen. Evtl. muss Natronlauge<br />
nachgefüllt werden bis <strong>die</strong> Drahtenden wieder völlig bedeckt sind. Anschließend wird <strong>die</strong><br />
Elektrolyse durch anschließen des Akkus gestartet. Wenn genügend Gas entstanden ist, können <strong>die</strong><br />
Spritzen einzeln abgezogen werden. Die restliche Natronlauge wird rausgedrückt und <strong>die</strong><br />
Glimmspanprobe und <strong>die</strong> Knallgasprobe kann direkt in den Spritzenkörpern durchgeführt werden.<br />
Soll dass dabei entstehende Wasser nachgewiesen werden, ist es günstiger den Wasserstoff in ein<br />
trockenes Halbmikroreagenzglas zu entleeren und <strong>die</strong> Knallgasprobe dort zu machen.<br />
Beobachtungen:<br />
Rege Gasentwicklung. Knallgas- und Glimmspanprobe positiv.<br />
Auswertung:<br />
Wasser kann durch elektrischen Strom zerlegt werden. Dabei entstehen Wasserstoff und Sauerstoff.<br />
Entsorgung:<br />
Natronlauge <strong>für</strong> weitere Versuche aufbewahren.<br />
Seite - 10 -
Zusammensetzung der Luft<br />
Themen: Luft<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Brenner, 2 Kolbenprober 50 ml (oder entsprechende Einwegspritzen), Dreiwegehahn (z. B. aus der<br />
Medizintechnik), Quarzglasrohr, Glaswolle, Stativmaterial, Schlauchverbindung,<br />
Chemikalien:<br />
Kupferspäne<br />
Versuchsaufbau:<br />
Durchführung:<br />
Bei geöffnetem Dreiwegehahn wird ein Kolbenprober auf 50 ml herausgezogen und der andere<br />
vollständig reingeschoben. Der Hahn wird geschlossen und <strong>die</strong> Kupferspäne werden kräftig erhitzt.<br />
Dabei wird gleichzeitig <strong>die</strong> Luft <strong>mit</strong>tels der Kolbenprober über <strong>die</strong> heißen Kupferspäne hin- und<br />
hergeschoben.<br />
Brenner entfernen und zum Abkühlen noch kurze Zeit <strong>die</strong> Luft bewegen.<br />
Beobachtungen:<br />
Erst nach Abkühlung ablesen. Im Idealfall befinden sich nur noch 40 ml Luft im Kolbenprober.<br />
Auswertung:<br />
Luft besteht zu einem Fünftel aus Sauerstoff. Der Rest sind Gase <strong>die</strong> <strong>die</strong> Verbrennung nicht fördern<br />
bzw. selbst nicht brennbar sind.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Die Kupferspäne können nach negativer Knallgasprobe durch überleiten von Erdgas "regeneriert"<br />
werden.<br />
Entsorgung:<br />
Entfällt.<br />
Seite - 11 -
Flammpunktbestimmung<br />
Themen: Feuer<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Geräte aus dem Mikroglasbaukasten nach Baumbach (Skizze): Mikroheizgerät, Alubolzen <strong>mit</strong><br />
Deckel,<br />
zusätzlich: Stativmaterial, Digitalthermometer, Streichhölzer bzw. Brenner, Pipette, Tiegelzange,<br />
Lappen oder Papiertuch, Experimentierkabel, Stromversorgung,<br />
Chemikalien:<br />
Petrolehter , Petroleumbenzin , Parafinöl, Kerzenwachs,<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
- Zunächst 1 bis 3 Tropfen Petrolether in den<br />
Alubolzen geben.<br />
- Dann vorsichtig <strong>mit</strong> einem brennenden Streichholz<br />
darüber streichen.<br />
- Ausbrennen lassen und eventuelle Reste auswischen.<br />
- Dasselbe <strong>mit</strong> den weiteren Stoffen in der oben<br />
angegebenen Reihenfolge durchführen.<br />
- Zwischendurch <strong>die</strong> Pipette gut reinigen.<br />
- Wenn keine Entzündung mehr bei Zimmertemperatur<br />
stattfindet, den Alubolzen in das<br />
Mikroheizgerät stellen.<br />
- Allmählich steigernd, <strong>mit</strong> 6 V bis 13 V aufheizen.<br />
- Nach jeweils 20 K Temperaturzunahme, wie oben beschrieben, aufs Neue prüfen.<br />
- Zwischendurch <strong>mit</strong> dem Deckel abdecken.<br />
- Messwerte in eine Tabelle eintragen.<br />
Beobachtungen:<br />
Entzündungstemperaturen steigen in der Reihenfolge Petrolehter, Petroleumbenzin, Parafinöl,<br />
Kerzenwachs.<br />
Auswertung:<br />
In der Nähe von Stoffen <strong>mit</strong> niedriger Entzündungstemperatur darf nicht <strong>mit</strong> offenen Flammen<br />
hantiert werden.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Alternativ kann auch Kohlenstoffdisulfid getestet werden. ACHTUNG! F, T - Stoff, nur<br />
Lehrerversuch!<br />
Entsorgung:<br />
Entfällt.<br />
Seite - 12 -
Entzündung <strong>mit</strong> Sauerstoff<br />
Themen: Feuer, Sauerstoff, Oxidation<br />
Einführung:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Es ist bekannt, dass Sauerstoffflaschen nicht geölt werden sollen. Was passiert, wenn man es doch<br />
tut, ist in der Regel nicht aus Erfahrung bekannt. Um ein Gespür da<strong>für</strong> zu bekommen, was passieren<br />
könnte und weil der Versuch schön ist, wird im Folgenden <strong>die</strong> Reaktion von Öl oder Wachs (es gibt<br />
sehr viele verschiedene Arten) <strong>mit</strong> reinem Sauerstoff bei Temperaturen um 300°C im<br />
Mikroheizgerät untersucht.<br />
Geräte / Materialien:<br />
Sauerstoff<br />
Geräte aus dem Mikroglasbaukasten nach Baumbach (Skizze), zusätzlich: Einwegspritze 50 ml <strong>mit</strong><br />
Dreiwegehahn, Glasrohr <strong>mit</strong> Spitze, Schlauchstück, Digitalthermometer, Experimentierkabel,<br />
Stromversorgung, Ohrschutz,<br />
Chemikalien:<br />
Parafinöl, Kerzenwachs,<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
Beobachtungen:<br />
Gemisch beginnt zu<br />
rauchen. Nach<br />
Einströmen des Sauerstoffs erfolgt eine sehr laute<br />
Explosion.<br />
Auswertung:<br />
Sauerstoff bildet <strong>mit</strong> Öl und Fett explosive Gemische.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
- Die Apparatur nach der Zeichnung aufbauen;<br />
- Das Mikroheizgerät zunächst <strong>mit</strong> 13 V bis etwa 300°C<br />
aufheizen.<br />
- In das AR-Reagenzglas im Heizgerät sehr wenig<br />
Kerzenwachs, Bienenwachs oder 2 Tr. Öl geben.<br />
- Die Spritze in Stellung 0 <strong>mit</strong> 50 ml Sauerstoff füllen.<br />
- In Stellung 2, nachdem <strong>die</strong> angegebene Temperatur<br />
erreicht ist, kurz ca. 10 ml Sauerstoff zu dem<br />
verdampften Stoff im kleinen Reagenzglas drücken.<br />
Beachten, dass das Stoff-Sauerstoffgemisch explosiv ist! Schutzbrille aufsetzen. Mund öffnen.<br />
Entsorgung:<br />
Entfällt.<br />
Seite - 13 -
"Schweres Feuer"<br />
Themen: Oxidation, Sauerstoff<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Präzisionswaage (möglichst <strong>mit</strong> Projektion), Porzellan- oder Eisentiegel, 9V-Block oder Feuerzeug,<br />
Chemikalien:<br />
Eisenwolle<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
In den Tiegel werden ca. 5 g Eisenwolle eingewogen. Das Eisen kann <strong>mit</strong> einem 9V-Block<br />
effektvoll entzündet werden.<br />
Beobachtungen:<br />
Im Idealfall erhält man ca. 7 g Eisen(III)-oxid.<br />
Auswertung:<br />
Die Masse nimmt zu. Sauerstoff ist Reaktionspartner.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Entsorgung:<br />
Hausmüll<br />
Seite - 14 -
Kristallwachstum 1<br />
Themen: Salze<br />
Geräte / Materialien:<br />
Saugfähiger Karton, Kleine Petrischale,<br />
Chemikalien:<br />
Gesättigte Kaliumdihydrogenphosphatlösung<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Aus zwei Kartonteilen wird ein Kegel oder besser ein kleines Bäumchen zusammengesteckt und in<br />
<strong>die</strong> Petrischale gestellt. Diese wird <strong>mit</strong> Kaliumdihydrogenphosphatlösung gefüllt und das Ganze an<br />
einem ruhigen Ort aufgestellt.<br />
Beobachtungen:<br />
Bereits nach ca. einer halben Stunde wachsen "Nadeln" an den Enden des Bäumchens.<br />
Auswertung:<br />
Die Lösung wird in den Karton gesaugt und verdunstet an den Enden. Dabei kristallisiert <strong>die</strong><br />
Lösung zu feinen weißen Nadeln aus.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Wird der Karton <strong>mit</strong> Filzstiften bemalt bilden sich farbige Kristalle.<br />
Entsorgung:<br />
Die Kristalle können als Lösung wieder verwendet werden.<br />
Seite - 15 -
Kristallwachstum 2<br />
Themen: Salze<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Reagenzglas 16x160, Reagenzglasklammer, Brenner oder Heizplatte <strong>mit</strong> PM-Thermoblock,<br />
Petrischale, OVH-Projektor, evtl. Pinzette<br />
Chemikalien:<br />
Natriumazetat<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
In dem Reagenzglas wird eine heiß gesättigte Lösung aus Natriumazetat in Wasser hergestellt.<br />
Natriumazetat ist in Wasser sehr gut löslich! Die Lösung (muss unbedingt Rückstandsfrei sein; evtl.<br />
noch heiß umgießen) wird unter fließenden Wasser auf Zimmertemperatur abgekühlt.<br />
Entweder wird <strong>die</strong> Lösung in eine große Petrischale gegossen oder es wird ein Kristall Natriumazetat<br />
in <strong>die</strong> Lösung gegeben.<br />
Beobachtungen:<br />
In der Petrischale wachsen sehr schnell "Nadeln". In dem Reagenzglas kristallisiert Natriumazetat<br />
nach Zugabe des Kristalls spontan aus. Die Lösung wird fest. Dabei wird Wärme abgegeben.<br />
Auswertung:<br />
Beim Natriumazetat fehlt <strong>die</strong> Fähigkeit zur Bildung eines ersten Kristallkeims an dem <strong>die</strong> restliche<br />
Lösung auskristallisiert. Es entsteht eine "unterkühlte Lösung". Nach Zugabe eines Kristalls bzw.<br />
durch Erschütterung oder Zufuhr mechanischer Energie (reiben <strong>mit</strong> einem Glasstab an der<br />
Innenseite des Reagenzglases) kristallisiert <strong>die</strong> Lösung sehr schnell aus.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Das Phänomen der unterkühlten Lösungen wird bei "Handwärmern" (in Apotheken, Sportartikelgeschäften<br />
und z. T. in Baumärkten erhältlich.<br />
Entsorgung:<br />
Die Kristalle können als Lösung wieder verwendet werden.<br />
Seite - 16 -
Säurenachweis <strong>mit</strong> Ra<strong>die</strong>schen<br />
Themen: Supermarktchemie, Indikatoren<br />
Geräte / Materialien:<br />
Filmbüchse, Messer, Bund Ra<strong>die</strong>schen,<br />
Chemikalien:<br />
Spiritus (F), oder Propanol-1 (F),<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
Auswertung:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Ra<strong>die</strong>schen schälen und Filmbüchse zur Hälfte <strong>mit</strong> den<br />
Schalen füllen. Spiritus oder Propanol-1 zugeben bis <strong>die</strong><br />
Schalen bedeckt sind, Büchse verschließen, kräftig<br />
schütteln. Nach 10 – 15 Min. ist <strong>die</strong> Extraktion abgeschlossen<br />
und der Indikator kann getestet werden.<br />
Abb. aus MNU 51/7 S. 412 MÖLLENCAMP: der Ra<strong>die</strong>schenindikator<br />
Beobachtungen:<br />
Der Ra<strong>die</strong>schenindikator färbt sich in sauren Lösungen rot<br />
und in basischen Lösungen gelb.<br />
Farbgebender Chromophor der Ra<strong>die</strong>schenschale ist das Pelargonidin.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Der Indikator ist in einer Vorratsflasche mind. 3 Monate haltbar.<br />
Info Ra<strong>die</strong>schen<br />
(von Radix). Weiße bis rote, kugelförmige od. längliche Pfahlwurzeln von Raphanus sativus var. sativus (Brassicaceae),<br />
<strong>die</strong> im allg. roh verspeist werden. Aus ehemals länglichen, weißen Formen entstanden <strong>die</strong> heutigen roten, runden Sorten<br />
erst Ende des 18. Jh. in Italien u. Frankreich. Je 100 g essbare Substanz enthalten 94,4 g Wasser, 1,1 g Eiweiß, 0,1 g<br />
Fette, 2,2 g Kohlenhydrate (dazu 1,6 g Fasermaterial), 0,9 g Mineralstoffe u. 29 mg Vitamin C; Nährwert 75 kJ<br />
(18 kcal). R. werden als Zutaten wegen ihres scharfen, beißenden Geschmacks geschätzt, der auf Senföle wie <strong>die</strong> im<br />
Verhältnis 4:1 vorliegenden trans- u. cis-4-(Methylthio)-3-buten-1-ylisothiocyanate zurückgeht, <strong>die</strong> aus entsprechenden<br />
Glucosinolaten enzymat. freigesetzt werden. Auch das schwach antibiot. wirksame Sulfoxid <strong>die</strong>ser Verb. (Sulforaphen)<br />
ist im R. (in Samen) enthalten.<br />
Entsorgung:<br />
Hausmüll<br />
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<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Hygroskopische Wirkung von Schwefelsäure<br />
Themen: Oxidation, Hygroskopie<br />
Geräte / Materialien:<br />
Becherglas (100 ml), hohe Form, Messzylinder (20 ml), Waage, Mörser <strong>mit</strong> Pistill, evtl. Abzug,<br />
Chemikalien:<br />
Schwefelsäure, konz. (C), Haushaltszucker.<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
20g grob zerriebenen Haushaltszucker in das Becherglas geben. 15 ml Schwefelsäure zugeben und<br />
das Gemisch auf eine hitzeunempfindliche Unterlage stellen.<br />
Beobachtungen:<br />
Nach ein paar Minuten verfärbt sich der Zucker über gelblich nach braun und schließlich schwarz.<br />
Gleichzeitig steigen übel riechende, scharfe Dämpfe auf. Die Masse scheint zu kochen und sich<br />
aufzublähen. Das Reaktionsgemisch erhitzt sich sehr stark und schiebt sich als schwarzer Zylinder<br />
aus dem Becherglas.<br />
Auswertung:<br />
Die Schwefelsäure entzieht Kohlenhydraten in stark exothermer Reaktion Wasserstoff und<br />
Sauerstoff im Verhältnis 2 : 1. Der Zucker wird zu Zuckerkohle oxi<strong>die</strong>rt. Dabei entstehende Gase<br />
und Wasserdampf treiben <strong>die</strong> Zuckerkohle auf.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Reaktion setzt <strong>mit</strong>unter erst nach 5 bis 10 Minuten ein. Leichtes Erhitzen auf einer Heizplatte<br />
beschleunigt <strong>die</strong> Reaktion.<br />
Entsorgung:<br />
Reaktionsprodukt unter fließendem Wasser abspülen und überstehenden Teil abbrechen und in den<br />
Hausmüll geben. Becherglas <strong>mit</strong> restlicher Zuckerkohle <strong>mit</strong> Wasser füllen und über Nacht stehen<br />
lassen. Am nächsten Tag ausspülen. Günstig ist es schon leicht verunreinigte Becher zu benutzen,<br />
da sie durch <strong>die</strong> heiße Säure gut gereinigt werden.<br />
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<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Reaktion von Kohlendioxid <strong>mit</strong> Wasser auf dem OHP<br />
Themen: Säurebildung, Nichtmetalloxide, Kohlendioxid , OHP-Versuche,<br />
Geräte / Materialien:<br />
Kristallisierschale, Ausströmerstein <strong>für</strong> Aquarien, (Einwegspritze <strong>mit</strong> Schlauch)<br />
Chemikalien:<br />
Kohlendioxid (aus dem Gasentwickler, einem Sodasiphon oder einer Gasflasche), Bromthymolblau,<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
Auf den OHP wird eine <strong>mit</strong> Wasser und der Indikatorlösung gefüllte Kristallisierschale gestellt. Der<br />
Indikator wird bis kurz vor dem Umschlag in den sauren Bereich eingestellt. Der Ausströmerstein<br />
wird <strong>mit</strong>tels Schlauch an <strong>die</strong> Gasflasche oder einen Sodasiphon angeschlossen. In <strong>die</strong> Einwegspritze<br />
wird Kohlendioxid aufgezogen und <strong>die</strong> Injektionsnadel aufgesteckt. Das Kohlendioxid lässt man<br />
nun in <strong>die</strong> Lösung einströmen. Steht keine Gasflasche oder ein Siphon zur Verfügung kann auch<br />
eine Einwegspritze oder ein Kolbenprober (mind. 50 ml) <strong>mit</strong> Kohlendioxid aus einem<br />
Gasentwickler gefüllt und der Ausströmerstein dort angeschlossen.<br />
Beobachtungen:<br />
Die Lösung verfärbt sich zuerst an den in der Umgebung des Ausströmers und allmählich in der<br />
ganzen Kristallisierschale von blaugrün nach gelb.<br />
Auswertung:<br />
Kohlendioxid reagiert <strong>mit</strong> Wasser unter teilweiser Bildung von Kohlensäure. Die entstehenden<br />
Hydroniumionen färben den Indikator.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Bromthymolblaulösung reagiert empfindlicher auf pH-Wertänderungen als Unitest. Entscheidend<br />
<strong>für</strong> den Erfolg ist ein möglichst feinperliges Einströmen des Kohlendioxids.<br />
Wichtig ist <strong>die</strong> Demonstration, dass Kohlensäure auch unter Normaldruck gebildet wird.<br />
Entsorgung:<br />
Abwasser.<br />
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Schrecktinte<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Themen: Indikatoren, Säurebildung , Kohlendioxid<br />
Geräte / Materialien:<br />
Spritzflasche, Spatel,<br />
Chemikalien:<br />
Thymolphthalein, Spiritus , Ammoniaklösung<br />
Durchführung:<br />
Die Spritzflasche wird je zur Hälfte <strong>mit</strong> Wasser und Spiritus gefüllt. Dazu wird eine Spatelspitze<br />
Thymolphthalein gegeben. Sollte <strong>die</strong> Indikatorlösung nicht deutlich blau sein, wird noch etwas<br />
Ammoniaklösung zugegeben. Jetzt kann ein weißes Filterpapier oder weißer Stoff <strong>mit</strong> der "Tinte"<br />
bespritzt werden. (VORSICHT! Lösung darf nicht in <strong>die</strong> Augen gelangen).<br />
Beobachtungen:<br />
Der zunächst blaue "Tintenfleck" entfärbt sich rasch.<br />
Auswertung:<br />
Aus der Lösung entweicht evtl. zugegebenes Ammoniak. Kohlendioxid der Luft diffun<strong>die</strong>rt ein und<br />
reagiert <strong>mit</strong> dem Wasser der Lösung zu Kohlensäure, <strong>die</strong> den Farbumschlag des Indikators bewirkt.<br />
Umschlagsbereich von Thymolphthalein: 9,3 – 10,5 (farblos – blau)<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Die "Schrecktinte" ist in der Vorratsflasche sehr lange haltbar. Evtl. muss vor der Demonstration<br />
wieder <strong>mit</strong> Ammoniak "aufgefrischt" werden.<br />
Entsorgung:<br />
Abwasser.<br />
Seite - 20 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Reaktion von nitrosen Gasen <strong>mit</strong> Wasser auf dem OHP<br />
Themen: Säurebildung, Nichtmetalloxide, , OHP-Versuche,<br />
Geräte / Materialien:<br />
Zweikammerpetrischale <strong>mit</strong> Deckel, Pinzette, Pipette<br />
Chemikalien:<br />
Kupferspäne, konz. Salpetersäure, Unitestlösung,<br />
Versuchsaufbau und Durchführung:<br />
Auf den OHP werden in <strong>die</strong> eine Kammer der Petrischale wenige Kupferspäne gegeben und in <strong>die</strong><br />
andere Kammer <strong>die</strong> Unitestlösung. Auf <strong>die</strong> Kupferspäne kommen einige Tropfen Salpetersäure. Die<br />
Petrischale wird sofort abgedeckt.<br />
Beobachtungen:<br />
Es entstehen sofort braune nitrose Gase. Die Unitestlösung färbt sich über gelb nach hellrot.<br />
Auswertung:<br />
Kupfer reagiert <strong>mit</strong> konz. Salpetersäure unter Bildung nitroser Gase. Stickstoffdioxid<br />
disproportioniert in Wasser zu Salpetersäure und salpetriger Säure. Die entstehenden<br />
Hydroniumionen färben den Indikator.<br />
Cu + 4 H3O + + 4 HNO3 - Cu 2+ + 2 NO3 - + 2 NO2 + 2H2O<br />
2 NO2 + 2 H2O HNO2 + H3O + + NO3 -<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Wegen der Toxizität der nitrosen Gase nur kleinste Volumina Salpetersäure einsetzen.<br />
Entsorgung:<br />
Petrischale unter dem Abzug öffnen. Die geringen Säuremengen können <strong>mit</strong> viel Wasser ins<br />
Abwasser gespült werden. Kupferspäne auffangen und wieder verwenden.<br />
Seite - 21 -
Reaktion von Magnesium <strong>mit</strong> Wasser<br />
Themen: Metalle, Basebildung,<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Reagenzglas (16 x 160), Reagenzglasklammer, Brenner bzw. Heizplatte <strong>mit</strong> Reagenzglasmulden,<br />
Chemikalien:<br />
Magnesiumspäne, Phenolphthaleinlösung,<br />
Durchführung:<br />
In das halb <strong>mit</strong> Wasser gefüllte Reagenzglas werden einige Magnesiumspäne und einige Tropfen<br />
Phenolphthaleinlösung gegeben. Das Reaktionsgemisch wird bis zum Sieden erhitzt (VORSICHT!<br />
Siedeverzug).<br />
Beobachtungen:<br />
An den Magnesiumspänen sind Gasblasen zu erkennen. Der Indikator färbt sich in der<br />
un<strong>mit</strong>telbaren Nähe des Metalls rosa bis rot.<br />
Auswertung:<br />
Magnesium reagiert <strong>mit</strong> dem heißen Wasser unter Bildung von Wasserstoff zu Magnesiumhydroxid.<br />
Mg + 2 H2O Mg 2+ + 2 OH - + H2<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Die Reaktion von Magnesium ist wie <strong>die</strong> Reaktion von Kalzium <strong>mit</strong> Wasser <strong>die</strong> harmlosere<br />
Alternative zur Reaktion von Natrium bzw. Kalium <strong>mit</strong> Wasser und kann als Schülerversuch<br />
durchgeführt werden. Es lassen sich auf <strong>die</strong>se Wiese auch <strong>die</strong> Gruppeneigenschaften der Alkali-<br />
bzw. Erdalkalimetalle demonstrieren.<br />
Entsorgung:<br />
Die sehr schwache Base kann ins Abwasser abdekantiert werden. Magnesiumspäne wieder<br />
verwenden.<br />
Seite - 22 -
Reaktion der Alkalimetalle <strong>mit</strong> Wasser<br />
Themen: Metalle, Basebildung,<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
2 Kleine Petrischalen, Pinzette, Messer, Filterpapier, Kühlschrank <strong>mit</strong> Gefrierfach,<br />
Chemikalien:<br />
Kalium, Natrium, Phenolphthaleinlösung,<br />
Durchführung:<br />
Zunächst werden <strong>die</strong> Petrischalen zu 2/3 <strong>mit</strong> Wasser und etwas Phenolphthaleinlösung gefüllt und<br />
zu Gefrieren in das Gefrierfach gestellt. In das so vorbereitete "Phenolphthaleineis" wird eine kleine<br />
Vertiefung angebracht. Dahinein wird a) ein kleines Stück sorgfältig entrindetes Stück Natrium<br />
bzw. b) ein kleines Stück sorgfältig entrindetes Stück Kalium gegeben. SOFORT ZURÜCK<br />
TRETEN. SCHUTZSCHEIBE NUTZEN!<br />
Beobachtungen:<br />
a) Das Natrium fängt an zu zischen und u. U. zu brennen. Das Eis schmilzt an der<br />
Reaktionsstelle und färbt sich rosa.<br />
b) Das Kalium reagiert heftiger und fängt fast sofort an zu brennen. Der entstehende<br />
Wasserstoff kann auch eine Knallgasreaktion hervorrufen. Das Eis schmilzt an der<br />
Reaktionsstelle und färbt sich rosa.<br />
Auswertung:<br />
Beide Metalle reagieren <strong>mit</strong> dem Eise unter Wasserstoffbildung in stark exothermer Reaktion zu<br />
den entsprechenden Baselösungen. Die Außenelektronen des Kaliums können aufgrund der<br />
größeren Entfernung zum Kern leichter abgegeben werden. Kalium reagiert deshalb heftiger als<br />
Natrium. Die entstehenden Hydroxid-Ionen färben den Indikator.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
2 Me + 2 H2O 2 Me + + 2 OH - + H2<br />
Versuch vorher unbedingt ausprobieren. Nur kleine Mengen der Metalle verwenden.<br />
Entsorgung:<br />
Die geringen Basemengen können ins Abwasser gespült werden.<br />
Seite - 23 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Hygroskopische Wirkung von Natriumhydoxid – Reaktion <strong>mit</strong> Aluminiumfolie<br />
Themen: Hygroskopie, Metalle,<br />
Geräte / Materialien:<br />
Becherglas <strong>mit</strong> breiter Öffnung, Porzellan- oder Plastikspatel,<br />
Chemikalien:<br />
Aluminiumfolie, Phenolphthaleinlösung, Natriumhydroxid,<br />
Durchführung:<br />
Über <strong>die</strong> Öffnung des Becherglases wird Aluminiumfolie "gespannt". Darauf kommen einige<br />
Linsen Natriumhydroxid.<br />
Beobachtungen:<br />
Nach kurzer Zeit "schäumt" das Natriumhydroxid auf und ätzt ein Loch in <strong>die</strong> Folie. In das<br />
Becherglas tropft eine trübe, ölige Flüssigkeit.<br />
Auswertung:<br />
Natriumhydroxid zieht sehr schnell das Wasser aus der Luft an. Die dadurch gebildeten Hydroxid-<br />
Ionen reagieren <strong>mit</strong> dem Aluminium und weiterem Wasser zu Hydroxoaluminat-Ionen und<br />
Wasserstoff.<br />
2 Al + 6 H2O + 2 OH - 2 [Al(OH)4] - + 3 H2<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Die Passivität des Aluminiums wird durch starke Basen oder bei der Bildung von Lokalelementen<br />
überwunden. Ähnliches ist manchmal auch zu beobachten, wenn Lebens<strong>mit</strong>tel (bes. frische<br />
Kochwurst) auf einer Metallplatte <strong>mit</strong> Folie abgedeckt wird.<br />
Entsorgung:<br />
Lösung kann nach Neutralisation ins Abwasser gegeben werden.<br />
Seite - 24 -
Erstellen einer pH-Wert-Skala<br />
Themen: Indikatoren,<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
13 Reagenzgläser (16 x 160) <strong>mit</strong> passendem Stopfen und Ständer, 1ml-Einwegpipette,<br />
Chemikalien:<br />
Ra<strong>die</strong>schenindikator, Salzsäure (c = 0,1mol l -1 ), Natronlauge (c = 0,1mol l -1 ),<br />
Durchführung:<br />
13 Reagenzgläser in einer Reihe aufstellen. In das<br />
erste werden 10ml Salzsäure (0,1 M) und in das letzte<br />
Reagenzglas <strong>mit</strong> 10ml Natronlauge (0,1 M) gefüllt.<br />
Die Gläser durchnummerieren. Die Füllhöhe des<br />
Ersten Reagenzglases ist durch eine Markierung auf<br />
alle anderen Gläser zu übertragen. Aus RG Nr. 1 ist<br />
1ml Säure sie in das Glas Nr. 2 zu füllen. Bis zur<br />
Markierung (10ml) auffüllen und durchmischen. Dann<br />
wird aus Glas Nr. 2 1ml Lösung in Glas Nr. 3<br />
übertragen und wiederum bis zur Markierung<br />
aufgefüllt. Dieser Vorgang wird bis Glas Nr. 6<br />
wiederholt. In Glas Nr. 7 wird nur Wasser eingefüllt.<br />
Dann wird von Glas Nr. 13 (Natronlauge) aus genau gleich bis Glas Nr. 8 verfahren. In alle Gläser<br />
reichlich konzentrierten Ra<strong>die</strong>schenindikator geben und durchmischen.<br />
Beobachtungen:<br />
Es entsteht eine Farbvergleichsreihe entsprechend der Abbildung.<br />
Auswertung:<br />
Die Nummer der Gläser entspricht ungefähr dem pH-Wert der enthaltenen Lösung. Die pH-Wert-<br />
Abstufungen des Ra<strong>die</strong>schenindikators sind nicht so differenziert wie z. B. bei Unitestlösung.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Es können natürlich auch Vergleichsreihen <strong>mit</strong> anderen Indikatoren hergestellt werden<br />
(differenzierte Gruppenarbeit). Leider sind <strong>die</strong> Reihen nur kurze Zeit haltbar.<br />
Entsorgung:<br />
Abwasser<br />
Abb. aus MNU 51/7 S. 412 MÖLLENCAMP: der<br />
Ra<strong>die</strong>schenindikator<br />
Seite - 25 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Bildung von Halogenalkanen durch Substitution<br />
Themen: Substitution, Alkane, OHP-Versuche,<br />
Geräte / Materialien:<br />
Petrischale <strong>mit</strong> 3 bzw. 4 Kammern und Deckel, Pipetten<br />
Chemikalien:<br />
Bromwasser, Silbernitratlösung, Hexan, Unitestlösung,<br />
Durchführung:<br />
Auf dem OHP wird in eine Kammer der Petrischale Hexan gegeben. Die beiden anderen Kammern<br />
werden jeweils <strong>mit</strong> Silbernitratlösung bzw. Unitestlösung beschickt. Jetzt wird Bromwasser zu dem<br />
Hexan pipettiert. Bei Verwendung einer 4-Kammer-Petrischale kann in <strong>die</strong> vierte Kammer reines<br />
Bromwasser als Vergleichslösung gegeben werden. Die Schale wird abgedeckt.<br />
Beobachtungen:<br />
Das Bromwasser-Hexan-Gemisch entfärbt sich. Unitestlösung färbt sich vom Rand aus zunehmend<br />
gelblich bis orange. Die Silbernitratlösung erscheint auf dem OHP grau zu werden. Das<br />
Bromwasser als Vergleichslösung verändert seine Farbe nur wenig.<br />
Auswertung:<br />
Hexan reagiert <strong>mit</strong> Bromwasser unter Bildung von Bromhexan und gasförmigen Bromwasserstoff.<br />
Dieser dissoziiert in den Nachweislösungen. Die entstehenden Hydronium-Ionen färben Unitestlösung<br />
und <strong>die</strong> Bromid-Ionen fällen <strong>die</strong> Silber-Ionen zu Silbernitrat.<br />
C6H14 + Br2 C6H13Br + HBr<br />
Ag + + Br - AgBr<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Es ist wichtig zuerst <strong>die</strong> Fällung von Silberbromid im Reagenzglas zu zeigen und dann <strong>die</strong> gleiche<br />
Reaktion noch mal auf dem OHP. Die Spaltung der Brommoleküle durch Lichtenergie sollte<br />
sorgfältig herausgearbeitet werden. Der Begriff "Radikale kann eingeführt werden.<br />
Entsorgung:<br />
Behälter <strong>für</strong> halogenierte Kohlenwasserstoffe.<br />
Seite - 26 -
Herstellung von Ethanol durch Gärung<br />
Themen: Ethanol,<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Erlenmeyerkolben <strong>mit</strong> (250 ml) <strong>mit</strong> durchbohrtem Stopfen und Gasableitung (Schlauchstück),<br />
Halbmikroreagenzglas oder statt dessen ein Gärröhrchen, Bäckerhefe<br />
Chemikalien:<br />
Traubenzucker, Kalkwasser,<br />
Durchführung:<br />
Der Erlenmeyer wird zur Hälfte <strong>mit</strong> einer gut gesättigten, handwarmen Traubenzuckerlösung<br />
gefüllt. Etwas Bäckerhefe wird zerkleinert zugegeben. Der Stopfen <strong>mit</strong> der Gasableitung wird<br />
aufgesetzt und das Schlauchende wird in das <strong>mit</strong> Kalkwasser gefüllte Reagenzglas eingeführt. Das<br />
Reagenzglas wird zweckmäßigerweise <strong>mit</strong>tels Klebeband an dem Erlenmeyer befestigt.<br />
Beobachtungen:<br />
Bereits nach kurzer Zeit setzt <strong>die</strong> Gasentwicklung ein. Bei günstigen Umständen sind bereits nach<br />
30 Min. Trübungen im Kalkwasser zu beobachten.<br />
Auswertung:<br />
Glukose wird durch <strong>die</strong> Enzyme der Hefe schon nach kurzer Zeit vergoren, Kohlendioxid wird<br />
nachgewiesen.<br />
Bemerkungen / Hinweise:<br />
Wird der Versuch bereits am Anfang der Stunde angesetzt, sind erste Ergebnisse bereits am<br />
Stundenende zu beobachten. Das Abdestillieren lohnt sich schon nach wenigen Tagen. Der<br />
entstandene Alkohol kann durch Abbrennen bzw. durch <strong>die</strong> Iodoformprobe nachgeweisen werden.<br />
Entsorgung:<br />
Abwasser<br />
Seite - 27 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Nachweis von Ethanol in Alltagsprodukten (Iododformprobe nach Lieben)<br />
Themen: Nachweise, Ethanol,<br />
Geräte / Materialien:<br />
Halbmikroreagenzglas, Pipetten<br />
Chemikalien:<br />
Spiritus, Natronlauge (c = 1 mol l -1 ), Iodlösung,<br />
Durchführung:<br />
In das Reagenzglas werden 3 – 5 Tropfen Spiritus <strong>mit</strong> 1 ml Natronlauge versetzt. Nach dem<br />
Erwärmen auf ca. 50 – 60°C werden ca. 10 Tropfen Iodlösung zugegeben.<br />
Beobachtungen:<br />
Durch das Erwärmen trübt sich <strong>die</strong> Lösung. Durch <strong>die</strong> Iodlösung entsteht ein gelber Niederschlag<br />
von Iodoform.<br />
Auswertung:<br />
Die Reaktionen laufen über mehrere Zwischenschritte <strong>die</strong> wie folgt zusammengefasst werden<br />
können:<br />
C2H5OH + 4 I2 + 6 NaOH CHI3 + HCOONa + 5 NaI + 5 H2O<br />
Entsorgung:<br />
Behälter <strong>für</strong> halogenierte Kohlenwasserstoffe<br />
Seite - 28 -
Herstellung von Estern<br />
Themen: Ester, Ethanol,<br />
Geräte / Materialien:<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Geräte aus dem Mikroglasbaukasten nach Baumbach (Skizze), Siedesteine,<br />
Chemikalien:<br />
Spiritus, Buttersäure , konz. Schwefelsäure,<br />
Versuchsaufbau und Durchführung<br />
Auswertung:<br />
In das Reaktionsgefäß werden nacheinander 2 ml Spiritus, 2 ml<br />
Buttersäure und langsam 1 ml konz. Schwefelsäure eingefüllt. Gut<br />
durchschütteln. Das Mikroheizgerät wird <strong>mit</strong> 11 V aufgeheizt. Die<br />
Destillation wird nach Erhalt einiger mm Destillat beendet.<br />
Apparatur erst nach dem Abkühlen vorsichtig öffnen. Einige ml<br />
Wasser zu dem Destillat geben.<br />
Beobachtungen:<br />
Es hat sich Butansäureethylester gebildet:<br />
Entsorgung:<br />
Der charakteristische "Ananansgeruch" ist wahrzunehmen. Das<br />
Destillat bildet eine unlösliche Phase über dem Wasser.<br />
C2H5OH + C3H7COOH ⇄ C2H5COOC3H7 + H2O<br />
Rückstand neutralisieren und ins Abwasser geben. Ester <strong>für</strong> weitere Versuche aufbewahren.<br />
Seite - 29 -
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Bau eines einfachen Leitfähigkeitsmessgerätes<br />
Gezeigt ist der Aufbau eines sehr wirkungsvollen Leitfähigkeitsmessgerätes nach Bernd Schäpers<br />
("Unterricht Chemie" 12/2001).<br />
Das gerät kann von Schülern z. B. im Rahmen von Projekttagen leit selbst hergestellt werden. Die<br />
Einzelteile sind im Elektronikfachhandel (z. B. "Conrad-Electronic") sehr preiswert (ca. 3 €) zu<br />
bekommen. Die Grundplatte ist eine einfache Lochraster-Platine <strong>mit</strong> Kupferstreifen und braucht<br />
lediglich so breit wie der 9V-Block (besser Akku) zu sein.<br />
Seite - 30 -
Sachregister<br />
A<br />
Alkane ............................................................................. 26<br />
B<br />
Basebildung ............................................................... 22, 23<br />
E<br />
Ester ................................................................................ 29<br />
Ethanol ................................................................. 27, 28, 29<br />
F<br />
Feuer ......................................................................... 12, 13<br />
H<br />
Hygroskopie............................................................... 18, 24<br />
I<br />
Indikatoren ............................................................ 17, 20, 25<br />
K<br />
Kohlendioxid ............................................................. 19, 20<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Seite - 31 -<br />
L<br />
Löslichkeit ......................................................................... 8<br />
Luft.................................................................................. 11<br />
M<br />
Metalle.................................................................. 22, 23, 24<br />
Mikroglasbaukasten ........................................... 9, 12, 13, 29<br />
N<br />
Nachweise .................................................................. 10, 28<br />
Nichtmetalloxide ........................................................ 19, 21<br />
O<br />
OHP-Versuche ...................................................... 19, 21, 26<br />
Oxidation .............................................................. 13, 14, 18<br />
S<br />
Salze .......................................................................... 15, 16<br />
Sauerstoff ................................................................... 13, 14<br />
Säurebildung ......................................................... 19, 20, 21<br />
Stofftrennung .................................................... 5, 6, 7, 9, 10<br />
Substitution ...................................................................... 26<br />
Supermarktchemie ............................................................ 17
Chemikalienregister<br />
A<br />
Aluminiumfolie ................................................................ 24<br />
Ammoniaklösung ............................................................. 20<br />
B<br />
Bromthymolblau .............................................................. 19<br />
Bromwasser ..................................................................... 26<br />
Buttersäure ....................................................................... 29<br />
E<br />
Eisen(III)-chlorid................................................................ 8<br />
Eisenwolle ....................................................................... 14<br />
G<br />
gelbes Blutlaugensalz ......................................................... 8<br />
Glukose ........................................................................... 27<br />
H<br />
Hexan .............................................................................. 26<br />
I<br />
Iodlösung ......................................................................... 28<br />
K<br />
Kalium ............................................................................. 23<br />
Kaliumdihydrogenphosphat .............................................. 15<br />
Kaliumhexacyanoferrat(II).................................................. 8<br />
Kaliumthiocyanat ............................................................... 8<br />
Kalziumhydroxidlösung.................................................... 27<br />
Kerzenwachs .............................................................. 12, 13<br />
Kohlendioxid. .................................................................. 19<br />
Kupferspäne ............................................................... 11, 21<br />
<strong>Ausgewählte</strong> <strong>Experimente</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Sekundarstufe</strong> 1<br />
Seite - 32 -<br />
M<br />
Magnesiumspäne .............................................................. 22<br />
N<br />
Natrium............................................................................ 23<br />
Natriumazetat ................................................................... 16<br />
Natriumchlorid ........................................................... 5, 7, 9<br />
Natriumhydroxid .............................................................. 24<br />
Natronlauge, 0,1 M ........................................................... 25<br />
Natronlauge, 1 M ............................................................. 28<br />
Natronlauge, verd. ............................................................ 10<br />
P<br />
Parafinöl .................................................................... 12, 13<br />
Petrolether ........................................................................ 12<br />
Petroleumbenzin ............................................................... 12<br />
Phenolphthalein ..................................................... 22, 23, 24<br />
Propanol-1 ....................................................................... 17<br />
R<br />
Ra<strong>die</strong>schenindikator ......................................................... 25<br />
S<br />
Saccharose ....................................................................... 18<br />
Salpetersäure, konz. .......................................................... 21<br />
Salzsäure, 0,1 M ............................................................... 25<br />
Schwefelsäure, konz. .................................................. 18, 29<br />
Silbernitratlösung ............................................................. 26<br />
Spiritus ........................................................... 17, 20, 28, 29<br />
T<br />
Thymolphthalein .............................................................. 20<br />
U<br />
Unitestlösung ............................................................. 21, 26