Wunderbare Experimente für den Chemieunterricht

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4

Inhalt

Vorwort . . . 6

Einleitung . . . 7

Wichtige Hinweise zu den chemischen Experimenten . . . 8

Bezugsquellen . . . 8

1 Wasser zu Wein, Wein zu Wasser Klassen 5–6 Zaubertrick . . . . Arbeitsblatt . . . . 9 10 2 Die Brausepulverrakete Klassen 5–6 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 11 12 3 Kristalle züchten Klassen 5–7 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 13 14 4 Der magische Bindfaden Klassen 5–7 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 15 16 5 Funkenregen aus Apfelsinenschalen Klassen 5–7 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 17 18 6 Eine Kerze erlischt Klassen 5–7 Kunststück . . . 19

7 Ein Ei taucht ab und auf Klassen 5–8 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 20 21 8 Geheimschrift Klassen 5–10 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 22 23 9 Festes Wasser Klassen 5–10 Zaubertrick . . . . Arbeitsblatt . . . . 24 25 10 Zaubertinten Klassen 5–10 Zaubertrick . . . . Arbeitsblatt . . . . 26 27 11 Eine Blume ändert ihre Farbe Klassen 5–10 Versuch . . . 28

12 Eine Rose wird rot Klassen 5–10 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 30 31 13 Farbiger Schleim Klassen 5–10 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 32 33 14 Funkenregen Klassen 6–7 Versuch . . . 34

15 Wunderkerzen Klassen 6–7 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 35 36 16 Die rauchenden Bindfäden Klassen 6–7 Kunststück . . . . Arbeitsblatt . . . . 37 39 17 Grün zu Rot Klassen 6–7 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 40 41 18 Platzwechsel Klassen 6–8 Kunststück . . . 42

19 Die Schlange des Pharao Klassen 7–8 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 43 44 20 Der brennende Geldschein Klassen 7–8 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 45 46 21 Ein Plastikbecher wird klein Klassen 7–8 Versuch . . . 47

22 Funken, Blitz und Rauch Klassen 7–8 Versuch . . . 48

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Inhalt

23 Wasser entfacht Feuer Klassen 7–8 Versuch . . . 49

24 Die blaue Flamme Klassen 7–8 Kunststück . . . 51

25 Eine Flüssigkeit wird weiß Klassen 7–8 Versuch . . . 52

26 Kristalle in Sekunden Klassen 7–9 Versuch . . . . Arbeitsblatt . . . . 53 54 27 Der Brummbär Klassen 8–9 Versuch . . . 55

28 Fest zu flüssig – flüssig zu fest Klassen 8–9 Versuch . . . 56

29 Ein zauberhafter Springbrunnen Klassen 8–9 Versuch . . . 57

30 Explosive Baumwolle Klassen 8–9 Versuch . . . 59

31 Verkohlung von Zucker Klassen 8–9 Versuch . . . 61

32 Die Knalltüte Klassen 8–9 Versuch . . . 62

33 Das angefrorene Becherglas Klassen 8–9 Versuch . . . 63

34 Farbumschlag durch Druckveränderung Klassen 8–9 Versuch . . . 64

35 Ein feuriger Kartentrick Klassen 8–10 Kunststück . . . 65

36 Färben durch Schütteln Klassen 8–10 Kunststück . . . . Arbeitsblatt . . . . 66 67 37 Farboszillation nach Briggs-Rauscher Klassen 9–10 Versuch . . . 68

38 Der Nylonfaden Klassen 9–10 Versuch . . . 69

39 Blitze im Wasser Klassen 9–10 Versuch . . . 70

40 Farbwechsel Klassen 9–10 Versuch . . . 71

41 Kaltes Licht Klassen 9–10 Versuch . . . 72

42 Das sich färbende Wasser Klassen 9–10 Versuch . . . 73

43 Der blutende Arm Klasse 10 Kunststück . . . 75

Versuchsprotokoll . . . 76

Regeln zum Experimentieren . . . 77

Arbeitsblätter – Lösungen . . . 78

Gefahrenpiktogramme sowie Gefahren- und Sicherheitshinweise (H-, EUH- und P-Sätze) nach GHS . . . 83

Literatur / Quellennachweis . . . 86

Gefährdungsbeurteilungen

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Klassen 5 – 6

1 Wasser zu Wein, Wein zu Wasser

Chemische Reaktionen, Nachweisreaktionen

Einfach

Die Schüler sollen erkennen:

Farbindikatoren dienen zum Nachweis von Säuren und Basen .

10 Minuten

Zaubertrick:

Sie füllen Wasser in ein Glas und dieses färbt sich plötzlich rot . Geben Sie diese rote Flüssigkeit in ein weiteres Glas, so entfärbt sie sich wieder, und Sie erhalten wiederum eine glasklare, farblose Flüssigkeit .

Geräte und Hilfsmittel

• 3 Bechergläser

• Spatel

Chemikalien

• Wasser H₂O

• Phenolphthalein C₂₀H₁₄O₄

• Soda (Natriumcarbonat) Na₂CO₃

• Zitronensäure C₆H₈O₇

Durchführung

Zur Durchführung dieses Experimentes müssen Sie einige Vorbereitungen treffen . Das erste Becherglas füllen Sie mit Wasser und geben einige Tropfen Phenolphthalein hinzu . Die beiden anderen Gläser feuchten Sie am Boden innen leicht an . In das zweite Glas geben Sie etwas Soda, in das dritte Glas eine Spatelspitze voll Zitronensäure . Um vorzutäuschen, dass diese beiden Gläser leer sind, können Sie sie vor der Vorführung mit der Öffnung nach unten auf den Tisch stellen, die Chemikalien bleiben am Boden haften .

Dann kann die Vorführung beginnen . Geben Sie die durchsichtige Flüssigkeit (Wasser mit Phenolphthalein) in das zweite Becherglas, auf dessen Boden sich das Soda befindet . Die Flüssigkeit färbt sich sofort rot . Geben Sie diese rote Flüssigkeit in das dritte Becherglas mit der Zitronensäure, so entfärbt sich die rote Flüssigkeit sofort wieder und wird glasklar . Die Mengenverhältnisse vorher bitte austesten . Die Abfolge sehen Sie in den Abbildungen 1 und 2 .

rot farblos

Abbildung 1

Wasser mit Phenolphthalein in Glas mit Soda

Abbildung 2

Rot gefärbte Lauge in Glas mit Zitronensäure

Erklärung

Bei Phenolphthalein handelt es sich um einen farblosen Indikator, der sich in Laugen (basische oder alkalische Lösungen) tiefrot färbt . In neutralen und in sauren Lösungen bleibt er farblos .

Durch die Zugabe des mit dem Indikator versetzten Wassers in das zweite Glas entsteht eine alkalische Lösung (Lauge) . Der Indikator zeigt den Überschuss der Hydroxid-Ionen an und die Flüssigkeit, Lauge, färbt sich rot . Wird die Lauge in das Glas mit der Zitronensäure gegeben, so wird die Lösung neutralisiert oder sauer . Da Phenolphthalein in neutralen und sauren Lösungen farblos ist, entfärbt sich die Lösung wieder .

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3 Kristalle züchten

Klassen 5 – 7

Eigenschaften und Struktur der Stoffe

Einfach

Die Schüler sollen erfahren:

In (übersättigter) Kupfersulfatlösung entstehen Kristalle .

Mehrere Tage

In diesem Experiment werden blaue Kristalle gezüchtet .

• 2 Bechergläser

• Glasstab

• Heizplatte

• Trichter mit Filterpapier

• Perlonfaden

Chemikalien

• Wasser H₂O

• Kupfer(II)-sulfat CuSO₄

Durchführung

Sie erhitzen in einem Becherglas 100 ml Wasser bis auf 50 °C . In dieses heiße Wasser geben Sie 40 g Kupfersul- fat und lösen es unter ständigem Rühren mit dem Glasstab auf . Diese Kupfersulfatlösung gießen Sie durch einen Trichter mit Filterpapier in ein zweites gereinigtes Becherglas . Das Filterpapier dient dazu, nicht aufgelöste Kup- fersulfatkristalle aus der Lösung zu entfernen .

Befestigen Sie einen kleinen Kupfersulfatkristall an dem Perlonfaden . Das andere Ende des Perlonfadens knoten Sie in der Mitte des Glasstabes fest . Den Glasstab legen Sie quer über die Öffnung des Becherglases mit der gefil- terten Kupfersulfatlösung und achten darauf, dass der am Perlonfaden befestigte Kristall in der Lösung hängt (Ab- bildung 1) .

Diese Versuchsanordnung lassen Sie in einem möglichst gleichmäßig temperierten und erschütterungsfreien Raum über einen längeren Zeitraum stehen, damit sich ein möglichst gleichmäßiger Kristall bildet .

Auch am Perlonfaden bilden sich mit der Zeit Kristalle .

Abbildung 1 Erklärung

Kupfersulfat ist in Wasser löslich . Die Löslichkeit ist eine messbare Stoffeigenschaft . Bei höherer Temperatur lässt sich mehr Kupfersulfat lösen als bei geringerer Temperatur der Lösung . In einem Liter Wasser von 20 °C

lassen sich 336 g Kupfersulfat lösen .

Stoffe mit dieser Eigenschaft kristallisieren aus, wenn sich die Lösung abkühlt . Da sich die hier beschriebene Kup- fersulfatlösung von 50 °C auf Zimmertemperatur abkühlt, entsteht eine übersättigte Lösung und es bilden

sich Kristalle . Bei Temperaturunterschieden oder Erschütterungen ist die Lösung unterschiedlich gesättigt und kris- tallisiert nicht gleichmäßig aus .

Die Kupfersulfatkristalle sind blau und haben eine trikline Form .

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Arbeitsblatt 5

Funkenregen aus Apfelsinenschalen

Eigenschaften der Stoffe, Fette / Öle Durchführung Aufgabe

Erkläre die Entstehung des Funkenregens .

1. Entferne von der Apfelsine ein Stück der Schale .

2. Stelle eine Kerze mit Kerzenständer auf die feuerfeste Unterlage und entzünde sie . 3. Nimm die Apfelsineschale zwischen

Daumen und Zeigefinger und halte sie etwa 5 cm von der Kerzenflamme entfernt fest . 4. Drücke die Apfelsinenschale kräftig zu-

sammen, sodass der Apfelsinenschalensaft in Richtung der Kerzenflamme fliegt . 5. Achte unbedingt darauf, dass sich keine

Personen oder brennbaren Gegenstände in dieser Richtung befinden .

Beobachtung

Auswertung Du brauchst:

• Kerzenständer mit Kerze

• feuerfeste Unterlage

(mindestens 40 cm × 40 cm)

• Streichhölzer

• Apfelsine (enthält ätherische Öle)

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Arbeitsblatt 8

Geheimschrift

Chemische Reaktionen, Berliner Blau Durchführung Aufgabe

Erläutere das Erscheinen der Geheimschrift.

1. Fertige dir eine Lösung aus 100 ml Wasser und 5 g Eisen(III)-chlorid an (Lösung 1).

2. Fertige dir eine weitere Lösung aus 100 ml Wasser und 2,5 g gelbem Blutlaugensalz an (Lösung 2).

3. Beschrifte mit dem Pinsel ein Blatt Papier mit der Lösung 1.

4. Lasse das Papier gut trocknen.

5. Fülle die Lösung 2 in einen Zerstäuber und besprühe das vorbereitete Blatt Papier.

Beobachtung

• 2 Bechergläser

• Pinsel

• Papier

• Zerstäuber

• destilliertes Wasser H₂O

• Eisen(III)-chlorid FeCl₃

• gelbes Blutlaugensalz K₄[Fe(CN)₆]₃

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30 ^Sv

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Chemische Reaktion, Dissoziation, Nachweisreaktion

Eigenschaften der Stoffe

Einfach

Struktur und Eigenschaften von Fuchsin . Ammoniak ist ein stark flüchtiger Stoff .

15 Minuten

Eine weiße Papierrose wird in der Hand gehalten und durch die Luft bewegt . Dabei färbt sich die Blüte der Rose selbstständig rot .

• Becherglas

• Papierrose, weiß

Chemikalien

• Ethanol C₂H₅OH

• Fuchsin (Anilinrot) C₂₀H₂₀ClN₃

• Ammoniakwasser (Salmiakgeist) NH₄OH

Durchführung

Geben Sie in eines der Bechergläser 20 ml Alkohol (Ethanol) und anschließend ein wenig Anilinrot (Fuchsin) hinzu . Das Fuchsin ist in Alkohol löslich und die Lösung färbt sich rot . In diese rote Alkohol-Fuchsin-Mischung geben Sie 10 ml Ammoniakwasser . Durch das Ammoniakwasser wird die vorher prächtig rot gefärbte Lösung ent- färbt und es entsteht eine farblose Flüssigkeit .

Tauchen Sie die Blüte der weißen Papierrose vorsichtig in diese farblose Flüssigkeit, sodass die Papierblütenblät- ter gut durchtränkt werden . Hängen Sie die präparierte Rose einige Minuten mit der Blüte nach unten zum Trock- nen auf .

Zur Vorführung nehmen Sie die Rose zur Hand und bewegen diese durch die Luft . Die weiße Papierblüte verwandelt sich langsam in eine prächtige rote .

Erklärung

Löst man das Fuchsin in Alkohol, bildet sich eine intensiv rot gefärbte Lösung . Diese rote Farbe wird durch das einwertige positiv geladene Ion (C₂₀H₂₀N₃)⁺ hervorgerufen . Das negative Cl^–-Ion ist farblos . Das Fuchsin wird also in der Lösung gespalten:

C₂₀H₂₀ClN₃ → C₂₀H₂₀N₃⁺ + Cl^– .

Kommt das Ammoniakwasser hinzu, entfärbt sich die Lösung wieder . Fuchsin ist sehr empfindlich gegen chemische Einflüsse . Mit Säuren entstehen gelbe oder bräunlich gelbe Verfärbungen, Alkalien geben braune Nieder- schläge und Oxidationsmittel entfärben Fuchsin, ebenso einige weitere Stoffe . Hier entfärben die Hydroxidionen die rote Lösung .

Wird die Papierblume durch die Luft bewegt, verflüchtigt sich das Ammoniakwasser sehr schnell durch den Luft- zug und es tritt wieder die ursprüngliche rote Färbung ein .

Fuchsin wurde 1858 von dem deutschen Chemiker von Hofmann entdeckt . Fast zur gleichen Zeit fand auch der Ly- oner Chemiker Verguin den Stoff Fuchsin . Der Stoff wurde aufgrund seiner Färbung nach der Zierpflanze Fuchsie benannt, deren Blüten einen ähnlichen Farbton aufweisen .

Klassen 5 – 10

12 Eine Rose wird rot

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34 ^Sv

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Klassen 6 – 7

14 Funkenregen

Chemische Reaktionen, Reduktion, Oxidation

Eigenschaften der Stoffe, Brennbarkeit von Metallen

Einfach, Vorsicht

Metalle brennen .

10 Minuten

In diesem Experiment erzeugen Sie einen Funkenregen .

• Reagenzglas

• Reagenzglasklammer

• Bunsenbrenner

• feuerfeste Unterlage

Chemikalien

• Gelbes Eisen(II)-oxalat Dihydrat C₂FeO₄ · 2 H₂O

Durchführung

Geben Sie in ein Reagenzglas Eisen(II)-oxalat bis es zu etwa 1/5 gefüllt ist . Erhitzen Sie das Eisen(II)-oxalat im Reagenzglas über dem Bunsenbrenner . Arbeiten Sie dabei vorsichtig, damit es während des Erhitzens nicht aus dem Reagenzglas sprudelt . Wenn das Eisen(II)-oxalat vollständig schwarz geworden ist, können Sie das Erwärmen beenden . Reinigen Sie die Öffnung des Reagenzglases . Vorsicht, das Reagenzglas ist noch heiß .

Kippen Sie zur Vorführung den Inhalt des Reagenzglases aus etwa 80 cm Höhe auf die feuerfeste Unterlage, so prasselt ein wahrer Funkenregen nieder (Abbildung 1) . Achten Sie darauf, dass keine brennbaren Gegenstände oder gar leicht entzündliche Materialien in der Nähe sind .

Reagenzglas mit Fe und FeO

Funkenregen

Abbildung 1

Erklärung

Durch das Erhitzen des Eisen(II)-oxalats (C₂FeO₄) entsteht unter anderem Eisen (Fe) und Eisenoxid (FeO) . Kommt dieses Gemisch mit dem Sauerstoff der Luft in Berührung, verbrennt es unter Abgabe von Energie voll- ständig zu Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃): Fe + FeO + O₂ → Fe₂O₃ .

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38 Sven Korthaase: Wunderbare Experimente für den Chemieunterricht © Auer Verlag

Dieser chemische Vorgang kann in einem weiteren sehr verblüffenden Kunststück verwendet werden . Hierbei zaubern Sie den Rauch einer Zigarette, welchen Sie in ein Gefäß blasen, scheinbar in zwei verschlossene Gläser . Sie benötigen zwei Gläser . Die Gläser müssen so beschaffen sein, dass es möglich ist, beide Gläser mit den Öff- nungen zueinander aufeinander zu stellen (Abbildung 2 a) . Weiterhin benötigen Sie einen Hohlzylinder, den Sie sehr einfach aus Pappe herstellen können . Der Durchmesser muss so gewählt werden, dass sich der Zylinder mühe- los über ein Glas stellen lässt, die Höhe des Zylinders so, dass er beide Gläser verdeckt, wenn diese übereinander stehen (Abbildung 2 b) .

Glas 1 Glas 2

Gläser mit den Öffnungen

zueinander aufgestellt

Hohlzylinder

Abbildung 2 a Abbildung 2 b

Kurz vor der Vorführung müssen beide Gläser präpariert werden . Geben Sie in Glas 1 etwas verdünnte Salzsäure und spülen Sie es damit aus . Gleich danach verschließen Sie die Öffnung des Glases; indem Sie ein Stück Papier darüberlegen . Mit Glas 2 verfahren Sie genauso, nur spülen Sie dieses Glas nicht mit Salzsäure, sondern mit Sal- miakgeist (Ammoniakwasser) aus . Auch dieses Glas bedecken Sie mit einem Stück Papier .

So vorbereitet können Sie das Kunststück vorführen . Die beiden Gläser sollten anfangs vom Publikum noch nicht zu sehen sein .

Sie erklären dem Publikum, dass Sie Zigarettenqualm, welchen Sie in den Hohlzylinder pusten, in zwei Gläser zaubern wollen .

Entzünden Sie eine Zigarette und blasen Sie den Qualm in den Hohlzylinder . Gleich danach ergreifen Sie die Glä- ser, entfernen unauffällig die Papierabdeckungen und stellen beide Gläser so übereinander, wie es die Abbildung 2 a zeigt . Sofort stellen Sie den Hohlzylinder über die beiden Gläser . Das muss sehr geschwind geschehen, da sofort nach dem Übereinanderstellen der beiden Gläser in ihnen die Rauchentwicklung einsetzt und diese von den Zuschauern zu diesem Zeitpunkt noch nicht entdeckt werden darf .

Entfernen Sie den Hohlzylinder danach wieder, werden beide Gläser sichtbar und in ihnen befindet sich Rauch . Der Qualm der Zigarette wurde scheinbar von den beiden Gläsern eingefangen .

Die Erklärung wurde im ersten Versuch geliefert . Beim Zusammenführen beider Gläser verbindet sich das Chlor- wasserstoffgas mit dem Ammoniakgas und es entsteht Ammoniumchlorid, welches den „Rauch“ in den Gläsern bildet . Der Zigarettenqualm in der Röhre verflüchtigt sich indessen und verbreitet sich im Raum, sodass er nicht mehr sichtbar ist .

16 Die rauchenden Bindfäden

Klassen 6 – 7

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Klassen 7 – 8

19 Die Schlange des Pharao

Organische Chemie, Chemische Reaktionen, Isobare Reaktion

Einfach

Reaktionsprodukte können Volumen- zunahme erfahren.

Gase können als Treibmittel wirken.

15 Minuten

Die Schlange des Pharao ist ein bekannter chemischer Effekt, bei der ein Stoff eine immense Volumenvergröße- rung erfährt. Von diesem Versuch gibt es verschiedene Varianten mit unterschiedlichem Gefährlichkeitsgrad. Bei dem hier vorgestellten Versuch handelt es sich um die weniger gefährliche Versuchsdurchführung.

• feuerfeste Unterlage, z. B. Isoplanplatte

• Sand

• Schutzbrille und Schutz- handschuhe

• Streichhölzer

Chemikalien

• Emser Pastillen bestehend aus:

a) Natriumhydrogencarbonat NaHCO₃

b) Zucker C₁₂H₂₂O₁₁

• Ethanol C₂H₅OH

Durchführung

Geben Sie den Sand kegelförmig auf die feuerfeste Unterlage. In die Spitze des kleinen Sandbergs geben Sie 2 bis 3 Emser Pastillen (Verwenden Sie keine zuckerfreien Pastillen!) und betröpfeln diese mit etwas Ethanol. Ent- zünden Sie den Alkohol, verbrennt er mit bläulicher Flamme. Die Emser Pastillen werden schwarz und größer. Es bilden sich bis zu 30 cm lange schwarze „Schlangen“, die von oben aus dem Sandkegel kommen (Abbildung 1).

Abbildung 1

Erklärung

Die Flamme des brennenden Ethanols erhitzt die Emser Pastillen stark, welche zum großen Teil aus Zucker und dem Salz Natriumhydrogencarbonat bestehen. Der Zucker schmilzt und karamellisiert teilweise. Das Natrium- hydrogencarbonat wird ebenfalls durch die Hitze zersetzt und es entstehen Gase, wie Wasserdampf und Kohlendi- oxid. Diese Gase ergeben mit dem schmelzenden Zucker einen sehr voluminösen Schaum. Sie wirken als Treibmit- tel und blähen die Pyrolyseprodukte des Zuckers auf.

Der Zucker verbrennt teilweise unter Verkohlung und die Mischung aus dem zersetzten Salz der Pastillen und der Kohle ergibt den schlangenartigen Rückstand der Pastillen.

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(11)

23 Wasser entfacht Feuer

Klassen 7 – 8

Chemische Reaktion, Dissoziation, exotherme Reaktion, Redoxreaktion, Re- duktionsmittel

Schwierig, sehr gefährlich

Exotherme Reaktionen verlaufen unter Wärmeabgabe .

Reduktionsmittel erhöhen die Reak- tionsgeschwindigkeit .

15 Minuten

Der folgende Versuch zeigt, wie man mit Eis ein Feuer entfachen kann .

• Schutzhandschuhe und Schutzbrille

• Bechergläser

• feuerfeste Unterlage, z . B . Isoplanplatte

• Tiegelzange

• Glaswanne, 2 bis 3 l

Chemikalien

• Ammoniumnitrat (Ammonsalpeter) NH₄NO₃

• Ammoniumchlorid (Salmiak) NH₄Cl

• Strontiumnitrat Sr(NO₃)₂

• Zink, pulverisiert Zn

• Eis (gefrorenes Wasser) H₂O

• Natrium Na

Durchführung

Nehmen Sie ein Becherglas zur Hand und geben Sie in dieses 4 g Ammoniumnitrat (NH₄NO₃), 1 g Ammonium- chlorid (NH₄Cl) und 1 g Strontiumnitrat (Sr(NO₃)₂) . Vermischen Sie die Chemikalien durch Schütteln des Becher- glases gründlich . Geben Sie 4 g Zinkpulver hinzu . Schütteln Sie das Glas wieder und vermischen Sie so das Zink- pulver mit den anderen Chemikalien . Achten Sie unbedingt darauf, dass diese Stoffe nicht zusammen in einer Reibschale oder ähnlichem Gefäß gerieben werden. Dieses zubereitete Gemisch geben Sie in Form eines Ke- gels auf die feuerfeste Unterlage .

Nun kann die Vorführung beginnen . Nehmen Sie mit der Tiegelzange ein erbsengroßes Stück Eis (H₂O) und legen Sie es oben auf das kegelförmig angehäufte Chemikaliengemisch (Abbildung 1) . Nach kurzer Zeit entsteht unter sprühenden Funken und starker Rauchentwicklung eine rote Stichflamme .

Beachten Sie die Sicherheitsbestimmungen und tragen Sie Schutzhandschuhe und Schutzbrille.

Chemikalien- gemisch

Eis

Abbildung 1

Erklärung

Das Eis schmilzt und gibt Wasser auf das Gemisch . In wässriger Lösung dissoziiert das Ammoniumchlorid:

NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl^– .

Das Ammoniumnitrat zerfällt in einer exothermen, sehr heftigen Reaktion:

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(12)

Arbeitsblatt 26

Kristalle in Sekunden

Eigenschaften der Stoffe, Löslichkeit, übersättigte Lösungen

Durchführung

Bei der Durchführung dieses Experimentes darfst du niemals das benötigte Becherglas, den Standzylinder, Trichter etc. von innen anfassen, da diese dann nicht mehr keimfrei sind.

1. Fülle das Becherglas mit 100 ml destilliertem Wasser, welches eine Temperatur von 25 °C bis 30 °C haben sollte.

2. Gib 70 g Natriumsulfat hinzu und löse es durch Rühren mit dem Rührstab vollständig auf.

3. Den Trichter mit dem eingelegten Filter- papier steckst du in den Standzylinder und füllst vorsichtig die soeben hergestellte Lö- sung durch den Filter in den Standzylinder.

4. Ist die Lösung im Zylinder, deckst du ihn mit der Glasplatte ab und stellst ihn an einen absolut erschütterungsfreien Ort.

5. Warte bis die Lösung auf Zimmertemperatur (ca. 20 °C) abgekühlt ist.

6. Nimm sehr vorsichtig die Glasplatte vom Standzylinder (Standzylinder darf sich nicht bewegen) und wirf einen kleinen Natriumsul- fatkristall in die Lösung.

Aufgabe

Erkläre das blitzschnelle Entstehen der Natriumsulfatkristalle.

Beobachtung

Hinweis: Alle verwendeten Geräte müssen absolut sauber und keimfrei sein.

• Becherglas (100 ml)

• Rührstab

• Trichter

• Filterpapier

• Standzylinder mit Glasabdeckung

• destilliertes Wasser H₂O (Temperatur 25 °C bis 30 °C)

• Natriumsulfat (Glaubersalz) Na₂SO₄

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(13)

Chemische Reaktionen, Oxidation, Reduktion, isobare Reaktion

Einfach, gefährlich

Wasser auf Säure ergibt sehr hohe Reaktionswärme . Reaktionsprodukte können Volumen vergrößern .

10 Minuten

In einem Erlenmeyerkolben verwandelt sich Zucker in eine schwarze breiförmige Masse, die oben aus dem Erlen- meyerkolben herausquillt .

• Erlenmeyerkolben (250 ml)

• Heizplatte

• große Glaswanne

• Becherglas

Chemikalien

• Wasser H₂O

• Zucker (Saccharose) C₁₂H₂₂O₁₁

• konzentrierte Schwefelsäure H₂SO₄

Durchführung

Füllen Sie den Erlenmeyerkolben halb voll mit Wasser und erwärmen Sie dieses auf 30 °C bis 40 °C . Geben Sie so viel Zucker hinzu, dass eine konzentrierte Zuckerlösung entsteht . Geben Sie lieber etwas mehr Zucker ins Wasser als zu wenig, auch wenn sich nicht mehr der ganze Zucker auflöst . Den Erlenmeyerkolben mit der warmen Zuckerlösung stellen Sie in die Glaswanne .

In das Becherglas füllen Sie 80 ml konzentrierte Schwefelsäure . Gießen Sie die Schwefelsäure aus dem Becherglas in den Erlenmeyerkolben mit der Zuckerlösung (Abbildung 1) . Arbeiten Sie vorsichtig, da das Mischen von Wasser mit konzentrierter Schwefelsäure unter sehr starker Wärmeentwicklung erfolgt .

Nach dem Hinzufügen der Schwefelsäure färbt sich die Mischung dunkel und qualmt etwas . Es entsteht eine dunkle breiartige Masse, die nach oben hin aus dem Erlenmeyerkolben quillt (Abbildung 2) .

Zucker- lösung

Abbildung 1 Abbildung 2

Erklärung

Ursache für die starke Wärmeentwicklung ist die wasserentziehende Wirkung der Schwefelsäure . Der Zucker wird durch diesen Wasserentzug zerstört und verkohlt:

C₁₂H₂₂O₁₁ → 12 C + 11 H₂O .

Da eine starke Gasentwicklung stattfindet, vergrößert sich das Volumen der Mischung . Diese Masse wälzt sich dann über die Öffnung des Erlenmeyerkolbens nach außen in die Glaswanne .

Weiterhin wirkt die konzentrierte Schwefelsäure oxidierend auf den Zucker . Dabei wird sie zu schwefliger Säure (H₂SO₃) reduziert und zerfällt in Schwefeldioxid (SO₂) und Wasser (H₂O) .