Experimente - Chemieunterricht in Brandenburg

aktualisiert: 15.05.2012

ACHTUNG! Das Experiment zur "Unterscheidung von Methanol und anderen Alkoholen" (P5 9/10: Alkohole - mehr als nur zum Trinken - RLP Sek.I 2008 S. 38) mit Borsäure und deren Derivaten darf als Schülerexperiment aufgrund der  Einstufung der Borsäure nicht mehr durchgeführt werden. Laut D-Giss gibt es auch eine Tätigkeitsbeschränkung für Lehrkräfte.

Rahmenlehrplan Klassenstufe 7/8
P 1 Die Welt der Stoffe

• Bestimmung der Dichte von Cola (Variante 1) und Dichte von Cola (Variante 2)
  

• Bestimmung des Zuckergehalts von Cola
  

Rahmenlehrplan Klassenstufe 9/10
P1 Säuren und Laugen

• Säure-Base-Titration im Miniaturmaßstab
  

• Sichtbarmachen der Entstehung von Wasser bei Neutralisationsreaktionen
  

P5 Alkohole - mehr als nur zum Trinken

• Destillation in einer Miniaturdestillationsanlage
  

• unvollständige Oxidation von Ethanol zu Ethanal im Miniaturmaßstab
  

P7 Ester - Fette - Seifen

• Butansäureester ohne Geruchsbelästigung
  

• Nachweis ungesättigter Fette
  

Experimente zum Stoffgebiet "Anorganische Kohlenstoffverbindungen" ; Vorgestellt am 17.04.2007 im LISUM

Dichtebstimmung von Cola (Variante 1)
Geräte: zwei Standzylinder mit etwas größerem Durchmesser ale eine "Cola-Büchse",
Chemikalien: zwei volle, geschlossene Büchsen mit Cola: einmal "Cola-Zero" (zuckerfrei) ,einmal "normale" Cola,
Durchführung:
Die beiden Büchsen werden in die mit Wasser gefüllten Standzylinder gegeben.
Beobachtung:
Die Zuckerfreie Cola-Büchse schwimmt im Gegensatz zur anderen Büchse oben.
Auswertung:
Eigentlich haben beide Colasorten eine größere Dichte als Wasser. Die Dichte der zuckerfreien Cola ist aber geringer als die der üblichen Cola. Durch den Auftrieb des enthaltenen Kohlenstoffdioxids sinkt die Dichte der zuckerfreien Cola aber geringfügig unter 1g/ccm und die Büchse schwimmt


Dichtebstimmung von Cola (Variante 2)
Geräte: Waage mit mindestens 1/100g Anzeige, Einwegspritze (mind. 20 mL), Becherglas (200 mL), Brenner, Dreifuß, Drahtnetz, Thermometer, Rührstab
Chemikalien:  zuckerfreie und "normale" Cola,
Durchführung:
Das gelöste Kohlenstoffdioxid verringert die Dichte erheblich und verfälscht so die Ergebnisse. Es muss deshalb zunächst durch Erwärmen ausgetrieben werden.
Das Becherglas wird etwa halbvoll mit Cola und gefüllt. Nach Hinzugeben einiger Siedesteine wird 5 Min. auf ca. 60 bis 80 °C erwärmt. Die abgekühlte Cola wird in die austarierte Spritze gefüllt und gewogen.
Auswertung:
In diesem Fall konnte die Dichte mit 1,05 g/ccm bestimmt werden.

Säure-Base-Titration im Miniaturmaßstab
Geräte: 2 Fotofilmbüchsen, Einwegpipette (3 mL), (evtl. kleinen Erlenmeyerkolben für Wasser), 2 Tuberkulinspritzen
Chemikalien: Säure-Lösung unbekannter Konzentration, Natronlauge (c = 0,1 mol/L), Indikatorlösung,
Durchführung:


Mit der Pipette  werden ca. 3 mL Wasser in eine Filmbüchse gegeben. Dazu kommen 3 Tr. Universalindikator-Lösung. Diese grüne Lösung dient als Vergleichslösung. In die andere Filmbüchse wird mit der "roten" Mikrospritze genau 1 mL Säure-Lösung gegeben.  Dazu kommen ebenfalls 3 Tr. Universalindikator-Lösung.
In die "blaue" Mikrospritze wird  genau 1 mL Natronlauge aufgezogen.
Die Natronlauge wird tropfenweise in die Säure-Lösung gegeben. Während oder nach der Zugabe jedes Tropfens wird  die Filmbüchse kurz umgeschwenkt.
Titriert wird bis die Lösung deutlich grün geworden ist (siehe Vergleichslösung). Evtl. muss noch erneut Natronlauge aufgezogen werden.
Das zugehörige Arbeitsblatt können Sie sich  runterladen
Auswertung:
Aus dem Mittelwert von 3 Titrationen kann die Stoffmengenkonzentration der Säure-Lösung sehr exakt berechnet werden.
Entsorgung:
Reaktionsprodukt ins Abwasser

Neutralisation mit Wassernachweis
Geräte: Reagenzglas (12x100), Reagenzglasklammer, Brenner, Pinzette, Spatel, Mörser mit Pistill, Waage, (Becherglas 50 mL),
Chemikalien: Citronensäure (wasserfrei), Natriumhydroxid (Perlen), Cobalt(II)-chlorid-Papier, (Universalindikator-Lösung)
Durchführung:
In dem Mörser wird wasserfreie Citronensäure mit Natriumhydroxid im stöchiometrischen Massenverhältnis 1,6 : 1 verrieben. Das Reagenzglas wird ca. 1 cm hoch mit dem Gemisch gefüllt. In das obere Drittel wird ein Stück Cobalt(II)-chlorid-Papier geklemmt. Jetzt wird das Gemisch kurz erhitzt bis die Reaktion deutlich sichtbar einsetzt. Nicht zu stark erhitzen, da sich Citronensäure  über 175°C zersetzt!
Evtl. kann das Reaktionsprodukt nach beendeter Reaktion in Wasser gelöst und mit Universalindikator-Lösung geprüft werden.
Beobachtung:
Das Gemsch "schäumt" auf und es bilden sich deutlich sichtbare Flüssigekeitstropfen. Das Cobalt(II)-chlorid-Papier färbt sich rosa.
Auswertung:
Die Citronensäure reagiert im Ideallfall vollständig mit dem Natriumhydroxid zu Natriumcitrat und Wasser. Für den Schüler ist aber die Bildung von Wasser im Gegensatz zu den üblichen Neutralisationen in wässriger Lösung deutlich sichtbar. Die anschließende Prüfung mit dem Indikator sollte eine zumindest annähernd neutrale Reaktion zeigen.
Entsorgung:
Reaktionsprodukt ins Abwasser, Cobalt(II)-chlorid-Papier möglichts wieder verwenden.
(Quelle: J. Freienberg und A. Flint in CHEMKON 1/2001 S. 32)

Ester ohne Geruchsbelästigung
Geräte: weite Reagenzglasklammer Teelicht, in sich abgeschlossene Miniaturdestillation (Abb. 1), Destillation mit Rückflusskühlung (Abb. 2).

Durchführung:
Apparatur 1 ist hauptsächlich für Buttersäureester vorgesehen. Aber auch andere Ester können in dieser Versuchsanordnung hergestellt werden. In der Regel reicht aber Apparatur 2 (Destillation mit Rückflusskühlung)
In das Reaktionsgefäß werden nacheinander 20 Tropfen Alkohol, 20 Tropfen Säure  (bzw. eine Spatelspitze bei Benzoesäure bzw. Salicylsäure) gegeben. Die Butansäure unbedingt  unter dem Abzug hinzufügen. Anschließend werden vom Fachlehrer 2 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure in das Gemisch gegeben. Gut durchschütteln. (Vorsichtige Geruchsprobe). Apparatur verschließen und VORSICHTIG über dem Teelicht erhitzen. Das Gemisch sollte nur schwach "köcheln".
Bei der Destillation unter Rückfluss darauf achten, dass die "Kondensationssäule" nicht über das obere Drittel des Glasrohrs hinauskommt.
Apparatur erst nach dem Abkühlen vorsichtig öffnen. Geruchsprobe. Etwas Wasser zugeben. Erneute Geruchsprobe. Der Ester sollte sich als ölige Flüssigkeit von dem Wasser absetzen.
Auswertung:
Die Ester entstehen nach dem Schema: R – CH₂OH  + HOOC – R  ⇄ R – CH₂ – OOC – R   + H₂O
Die Schwefelsäure bewirkt katalytisch und aufgrund ihrer hygroskopischen Eigenschaft eine Verschiebung des Gleichgewichts auf die Seite der Reaktionsprodukte.
Entsorgung: Behälter für organische, halogenfreie Abfälle
Bemerkung:
Der Name eines Esters setzt nach der aktuellen IUPAC-Nomenklatur sich wie folgt zusammen:
Rest des Alkohols + Rest der Säure = Name des Esters
Bei Methanol + Methansäure: Methyl- + -methanoat   = Methylmethanoat

Nachweis ungesättigter Fette
Gefährdungsbeurteilung / Schülerarbeitsblatt
Geräte: Reagenzgläser (12 x 100) mit passenden Stopfen, Reagenzglasständer, Pipetten
Chemikalien: Bromwasser, Bayer-Reagenz, Hexen, Proben verschiedener fester Fette bzw. fetter Öle (Butter, Olivenöl, Margarine ...),  Heptan (zum Lösen der Fettproben)
Durchführung:
Zuerst die Reaktion der Reagenzien mit ungesättigten Verbindungen testen: In je ein Reagenzglas 1 cm³ Hexen geben (ca. 1 cm hoch). Daraufhin je 15 Tropfen Bayer-Reagenz bzw. Bromwasser zutropfen, mit Stopfen verschließen und kräftig schütteln.
Anschließend die Fettproben auf gleiche Weise testen. Dazu werden gleiche Mengen Fett in gleiche Mengen Heptan gelöst. (Butter- und Margarine-Lösungen evtl. noch mal abdekantieren).
Für eine halbquantitative Analyse nach jedem Traopfen Reagenzzugabe schütteln und die Anzhal verbrauchter Tropfen bis zur Entfärbung notieren.
Beobachtungen:
Bromwasser wird durch Hexen entfärbt und Bayer-Reagenz färbt sich bräunlich.

Hexen mit Bromwasser bzw. Bayer-Reagenz links vor, rechts nach dem Schütteln.









Auswertung:
Für die die Reaktion des Bayer-Reagenz siehe ebenda).
Butter reagiert weder mit Bromwasser noch mit Bayer-Reagenz. Andere Fette bzw. fette Öle reagieren je nach Zusammensetzung mehr oder weniger deutlich mit den Nachweismitteln.
Bemerkung:
Es ist anzuraten beide Nachweismittel parallel einzusetzen, da einige Fette bzw. fette Öle eine Eigenfärbung aufweisen, bei der das eine oder andere Nachweismittel nicht mehr so deutlioch zu sehen ist. Außerdem lernen die Schüler den Einsatz verschiedener Methoden kritisch zu bewerten.