Gasent­wick­lung aus Oxi­rei­ni­ger

Ex­pe­ri­men­te pla­nen und durch­füh­ren Che­mie: Gasent­wick­lung aus Oxi­rei­ni­ger
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Wo wurde un­ter­rich­tet?
Das Bei­spiel ent­stammt dem Un­ter­richt der Klas­se 8 in G8 in der Che­mie-Un­ter­richts­ein­heit Luft, Sau­er­stoff, Oxide.

Vor­aus­set­zun­gen:
In­halt­lich

• Auf­fan­gen von Gasen
• Um­gang mit Glas­ge­rä­ten und evtl. Me­di­zin­tech­nik-Ma­te­ria­li­en
• Re­ak­ti­on von Me­tal­len mit Sau­er­stoff

Kom­pe­ten­zen der Leit­li­nie „Ar­beits­wei­sen“
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen

• mit La­bor­ge­rä­ten sach­ge­recht um­ge­hen und die Si­cher­heits­maß­nah­men an­wen­den.
• ein ein­fa­ches quan­ti­ta­ti­ves Ex­pe­ri­ment durch­füh­ren (Ver­such zur Be­stim­mung des Sau­er­stoff­ge­halts der Luft).
• bei che­mi­schen Ex­pe­ri­men­ten na­tur­wis­sen­schaft­li­che Ar­beits­wei­sen an­wen­den.

Hin­wei­se:

Auf­ga­ben­stel­lung
Die Schü­ler er­hal­ten ein Ar­beits­blatt mit der Auf­ga­be, ein Vor­ge­hen zu ent­wi­ckeln, mit dem es mög­lich ist, die Menge an aus Oxi­rei­ni­ger frei­ge­setz­tem Sau­er­stoff zu be­stim­men (Ko­pier­vor­la­ge siehe unten). Sie sol­len sich zu­nächst in Part­ner­ar­beit Ge­dan­ken über ihr Vor­ge­hen ma­chen und die­sen Ge­dan­ken­gang evtl. in einem Fließ­sche­ma dar­stel­len.
Auf­bau­end auf die­sem Ge­dan­ken­gang er­folgt dann die Pla­nung und nach Rück­spra­che mit der Lehr­kraft die Um­set­zung einer Ver­such­an­ord­nung zum Ent­wi­ckeln des Gases.
Um den Sau­er­stoff­ge­halt der ent­wi­ckel­ten Ga­spor­ti­on zu be­stim­men, könn­te der Ver­suchs­auf­bau zur "Ana­ly­se der Luft" her­an­ge­zo­gen wer­den.

Mög­li­cher Ge­dan­ken­gang:

• Oxi­rei­ni­ger muss ab­ge­wo­gen wer­den
• Gas muss auf­ge­fan­gen wer­den → Ge­schlos­se­ne Ap­pa­ra­tur
• Gas­men­ge muss mess­bar sein → Kol­ben­pro­ber oder Sprit­ze (50 ml)
• Hohe Tem­pe­ra­tur (>50°C) not­wen­dig
• Ein­satz von Ma­no­me­ter zur ge­naue­ren Be­stim­mung der ent­stan­de­nen Gas­vo­lu­mi­na (Druck­aus­gleich)
• Be­stim­mung des Sau­er­stoff­an­teils durch die Re­ak­ti­on mit z. B. Kup­fer­wol­le oder mit Draht­stück­chen, die durch Re­duk­ti­on von Kup­fer­oxid­draht­stü­cken ge­won­nen wur­den

Wich­ti­ge In­for­ma­tio­nen zum Ex­pe­ri­ment

• Als Oxi­rei­ni­ger muss ein Pro­dukt aus einem Bau­kas­ten für Wasch­mit­tel ver­wen­det wer­den, denn nur die­ser ist rei­nes Na­tri­um­per­c­ar­bo­nat. Bei den an­de­ren kann es bei star­kem Er­hit­zen zu Ver­puf­fun­gen kom­men. Mar­ken wären z. B. So­da­san oder So­nett. Man er­hält diese im Na­tur­wa­ren­la­den.
• Laut Li­te­ra­tur las­sen sich aus 0,5 g Oxi­rei­ni­ger ca. 50,6 ml Sau­er­stoff frei­set­zen. Ver­su­che mit Oxi­rei­ni­ger, der ein Jahr in der Che­mie­samm­lung stand, er­ga­ben eine Ga­spor­ti­on von ca. 43 ml, davon waren 21 ml Sau­er­stoff.

Die fol­gen­den Hil­fe­stel­lun­gen kön­nen den Schü­lern bei Be­darf zur Be­ar­bei­tung der Auf­ga­ben­stel­lung ge­ge­ben wer­den:

Hil­fen zur Be­ar­bei­tung der Auf­ga­be

1. Sau­er­stoff ist bei die­sen Be­din­gun­gen gas­för­mig. Mache Dir Ge­dan­ken, wie du ein Gas auf­fan­gen könn­test.
2. Um die ent­ste­hen­de Gas­men­ge zu be­stim­men, muss der Oxi­rei­ni­ger er­hitzt wer­den. Über­le­ge, wie du das Gefäß, in dem du den Oxi­rei­ni­ger er­hit­zen willst, mit dem Auf­fang­ge­fäß für das Gas ver­bin­dest.
3. Kann Deine Ap­pa­ra­tur die ent­stan­de­ne Gas­men­ge mes­sen?
4. Zum Druck­aus­gleich zwi­schen dem Innen- und Au­ßen­raum der Ap­pa­ra­tur kannst du ein Ma­no­me­ter ver­wen­den. Damit misst du die ge­mes­se­nen Gas­vo­lu­mi­na ge­nau­er.
5. Wie kannst du die Menge an Sau­er­stoff in dem Gas­ge­misch aus Sau­er­stoff und Koh­len­stoff­di­oxid be­stim­men? Denk an den Ver­such, mit dem die Zu­sam­men­set­zung der Luft er­mit­telt wurde.
6. Aus­wer­tung 2: Wie viel Gas hat mit der Eisen-/Kup­fer­wol­le re­agiert? Die­ser Wert muss dem ent­stan­de­nen Sau­er­stoff­vo­lu­men ent­spre­chen.
7. Um wel­ches Gas han­delt es sich bei dem Rest­gas? Leite das Gas in Kalk­was­ser ein und be­schrei­be Deine Be­ob­ach­tun­gen. Weißt du nun Be­scheid?

Wie viel Sau­er­stoff lässt sich aus einem Gramm Oxi­rei­ni­ger ent­wi­ckeln?

Info: Oxi­rei­ni­ger wer­den auf­grund ihrer blei­chen­den Wir­kung Wasch­mit­teln zu­ge­setzt. Die blei­chen­de Wir­kung be­steht darin, dass ein Stoff (hier Na­tri­um­per­c­ar­bo­nat) bei Tem­pe­ra­tu­ren von über 50°C zer­setzt wird und dabei Sau­er­stoff ent­wi­ckelt wird. Der dabei ent­ste­hen­de Sau­er­stoff wirkt blei­chend und ent­fernt Fle­cken auf den Tex­ti­li­en. Die Do­sie­rung des Bleich­mit­tels hängt u. a. davon ab, wie viel Sau­er­stoff aus einer be­stimm­ten Menge Oxi­rei­ni­ger ent­wi­ckelt wer­den kann. Er­hitzt man den Oxi­rei­ni­ger sehr stark, geht die Frei­set­zung des Sau­er­stoffs sehr schnell, aber zu­sätz­lich ent­steht auch Koh­len­stoff­di­oxid.

Auf­ga­ben:

• Ent­wi­ckelt im Zwei­er­team ein Vor­ge­hen, mit dem es Euch mög­lich ist, die Menge an aus Oxi­rei­ni­ger frei­ge­setz­tem Sau­er­stoff zu be­stim­men. (Kommt Ihr in Euren Über­le­gun­gen nicht wei­ter, so könnt ihr Euch Hil­fen beim Leh­rer holen.)
• Ent­werft einen Ver­suchs­auf­bau, mit des­sen Hilfe ihr das ge­plan­te Vor­ge­hen um­set­zen könnt. Be­sprecht euren ge­plan­ten Auf­bau vor der Durch­füh­rung mit der Lehr­kraft.

Vor­ge­hen:

 

 

Ver­suchs­auf­bau (Skiz­ze):

 

 

Er­geb­nis:

 

 

Gasent­wick­lung aus Oxi­rei­ni­ger: Her­un­ter­la­den [doc] [39 KB]
Gasent­wick­lung aus Oxi­rei­ni­ger: Her­un­ter­la­den [pdf] [56 KB]