Lern­auf­ga­ben: Wie ge­fähr­lich ist Rohr­rei­ni­ger? – kon­duk­to­me­tri­sche Mes­sung

Bil­dungs­plan­be­zug

In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

3.4.3 Säure-Base-Gleich­ge­wich­te

(13) eine kon­duk­to­me­tri­sche Mes­sung durch­füh­ren und aus­wer­ten

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

2.1. Er­kennt­nis­ge­win­nung

(5) qua­li­ta­ti­ve und quan­ti­ta­ti­ve Ex­pe­ri­men­te unter Be­ach­tung von Si­cher­heits- und Um­welt­as­pek­ten durch­füh­ren, be­schrei­ben, pro­to­kol­lie­ren und aus­wer­ten

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

(3) In­for­ma­tio­nen in Form von Ta­bel­len, Dia­gram­men, Bil­dern und Tex­ten dar­stel­len und Dar­stel­lungs­for­men in­ein­an­der über­füh­ren

(10) als Team ihre Ar­beit pla­nen, struk­tu­rie­ren, re­flek­tie­ren und prä­sen­tie­ren

Hin­wei­se für die Lehr­kraft

• Die Lern­auf­ga­be be­han­delt fol­gen­de In­hal­te:

  Durch­füh­rung und Aus­wer­tung einer kon­duk­to­me­tri­schen Mes­sung

  Be­rech­nun­gen zu Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on und Mas­sen­an­teil

  Be­schrei­bung der Hy­dro­ly­se von Ester- und Pep­tid­bin­dun­gen

  Be­ur­tei­lung des Ge­fähr­dungs­po­ten­zi­als von Rohr­rei­ni­ger

• Bei der Durch­füh­rung der kon­duk­to­me­tri­schen Mes­sung wird davon aus­ge­gan­gen, dass die Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit der Funk­ti­ons­wei­se des ver­wen­de­ten Mess­wert­er­fas­sungs-sys­tems be­reits ver­traut sind.
• Der zu un­ter­su­chen­de flüs­si­ge Rohr­rei­ni­ger ent­hält Na­tron­lau­ge bzw. Ka­li­lau­ge (z.B. Denk­mit® Rohr­rei­ni­ger: 20%ige Na­tron­lau­ge, Hot­re­ga® Ab­fluss-Fix: 45%ige Ka­li­lau­ge). (Rorax® Rohr­frei Power-Gel und Drano® Power-Gel Rohr­frei ent­hal­ten zu­sätz­lich Na­tri­um­hy­po­chlo­rit als Oxi­da­ti­ons­mit­tel; diese soll­ten daher nicht ver­wen­det wer­den).
• Für die Lern­auf­ga­be wird der Rohr­rei­ni­ger ent­spre­chend ver­dünnt, so dass bei der Leit­fä­hig­keits­ti­tra­ti­on bis zum Er­rei­chen des Äqui­va­lenz­punkts ca. 10 mL Salz­säu­re (c = 1 mol·L^{- 1}) be­nö­tigt wer­den. Die Aus­wer­tung des Schü­ler­ex­pe­ri­ments in die­ser Lern­auf­ga­be be­zieht sich auf den Denk­mit® Rohr­rei­ni­ger, der 20%ige Na­tron­lau­ge ent­hält.
• Die vor­lie­gen­de Lern­auf­ga­be ist in 4 Teil­auf­ga­ben mit ex­pe­ri­men­tel­len An­tei­len ge­glie­dert.

  In den ers­ten bei­den Teil­auf­ga­ben füh­ren die Ler­nen­den eine kon­duk­to­me­tri­sche Mes­sung durch und wer­ten diese aus, um die Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on an Na­tri­um­hy­droxid in Rohr­rei­ni­ger zu be­stim­men.

  In den an­schlie­ßen­den bei­den Teil­auf­ga­ben setz­ten sich die Ler­nen­den mit der Wir­kungs­wei­se von Rohr­rei­ni­ger und sei­nem Ge­fähr­dungs­po­ten­zi­al aus­ein­an­der.

• Be­ar­bei­tungs­zeit: 90 Mi­nu­ten

Kon­text

Wenn der Ab­fluss ver­stopft ist, ver­spre­chen im Han­del frei ver­käuf­li­che Rohr­rei­ni­ger schnel­le Hilfe. Die ät­zen­den Rohr­rei­ni­ger ge­hö­ren zu den ge­fähr­lichs­ten che­mi­schen Haus­halt­s­pro­duk­ten, deren un­sach­ge­mä­ße An­wen­dung immer wie­der zu Un­fäl­len führt.

Bei­spiels­wei­se be­rich­tet die Süd­deut­sche Zei­tung vom 15. No­vem­ber 2022 über einen Un­fall in Zu­sam­men­hang mit Rohr­rei­ni­ger sued­deut­sche.de

Auf­ga­ben

Auf­ga­be 1

Pla­nen Sie eine Säure-Base-Ti­tra­ti­on zur Be­stim­mung der Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on von Na­tri­um­hy­droxid in die­sem Rohr­rei­ni­ger (M1). Bei die­ser Ti­tra­ti­on wird der End­punkt durch eine Leit­fä­hig­keits­mes­sung be­stimmt (kon­duk­to­me­tri­sche Mes­sung). No­tie­ren Sie die Schrit­te der Ver­suchs­durch­füh­rung.

Füh­ren Sie nach Rück­spra­che mit der Lehr­kraft das Ex­pe­ri­ment durch. Skiz­zie­ren Sie den auf­ge­nom­me­nen Gra­phen oder ma­chen Sie einen Screen­shot und dru­cken Sie die­sen aus.

Auf­ga­be 2

Er­klä­ren Sie mit Hilfe der Ta­bel­le den Ver­lauf der Ti­tra­ti­ons­kur­ve.

Be­rech­nen Sie aus dem Ver­lauf der Ti­tra­ti­ons­kur­ve die Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on an Na­tri­um­hy­droxid in dem Rohr­rei­ni­ger sowie den Mas­sen­an­teil an Na­tri­um­hy­droxid (M2). Ver­glei­chen Sie Ihren Wert mit der An­ga­be auf dem Rohr­rei­ni­ger.

Re­cher­chie­ren Sie die Dich­te von Na­tron­lau­ge bei ver­schie­de­nen Kon­zen­tra­tio­nen. Stel­len Sie eine Hy­po­the­se auf für die Ab­wei­chung des ex­pe­ri­men­tell er­mit­tel­ten Mas­sen­an­teils von der An­ga­be auf dem Eti­kett des Rohr­rei­ni­gers.

Auf­ga­be 3

Be­grün­den Sie die Wir­kungs­wei­se von al­ka­li­schem Rohr­rei­ni­ger auf Fett und auf Haare (M3).

Auf­a­be 4

4. Er­stel­len Sie Si­cher­heits­hin­wei­se für das Eti­kett des Rohr­rei­ni­gers (M4).

Schät­zen Sie die Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on der Na­tron­lau­ge in der Li­mo­na­de für den un­ge­lieb­ten Ehe­mann ab (M5) und re­cher­chie­ren Sie für diese Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on even­tu­el­le Ge­fah­ren­hin­wei­se.

M1 Schü­ler­ex­pe­ri­ment

Ma­te­ria­li­en

Ti­tra­ti­ons­ap­pa­ra­tur:

• Bü­ret­te am Sta­tiv
• Ma­gnetrüh­rer mit Rühr­fisch
• 10 mL Pi­pet­te mit Pi­pet­tier­hil­fe
• 25 mL Mess­zy­lin­der
• 150 mL Be­cher­glas
• Trich­ter

Mess­wert­er­fas­sungs­sys­tem:

• Ta­blet mit App für Mess­wert­er­fas­sung
• Leit­fä­hig­keits­sen­sor
• evtl. Trop­fen­zäh­ler

Che­mi­ka­li­en

• Pro­be­lö­sung: 2 mL des flüs­si­gen Rohr­rei­ni­gers wer­den auf 20 mL ver­dünnt.
• Maß­lö­sung: Salz­säu­re c = 1 mol·L^-1
• dest. Was­ser

M2 Io­nen­leit­fä­hig­keit

Die elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit von wäss­ri­gen Lö­sun­gen hängt u.a. von der Art der ge­lös­ten Ionen und ihrer Kon­zen­tra­ti­on ab. Die elek­tri­sche Ge­samt­leit­fä­hig­keit setzt sich ad­di­tiv aus den Ein­zel­leit­fä­hig­kei­ten aller in der Lö­sung vor­han­de­nen Ionen zu­sam­men. Einen be­son­ders hohen Bei­trag leis­ten die Oxo­ni­um-Ionen. In ge­rin­ge­rem Maße tra­gen die Hy­droxid-Ionen und noch we­ni­ger alle üb­ri­gen Ionen zur elek­tri­schen Leit­fä­hig­keit in wäss­ri­gen Lö­sun­gen bei.

M3 Wir­kung von Hy­droxid-Ionen auf Fett-Mo­le­kü­le und auf Pro­te­in-Mo­le­kü­le

Fette und Haare sind die Haupt­ver­ur­sa­cher der Ver­stop­fun­gen von Ab­flüs­sen in der Küche bzw. im Bad. Haare be­ste­hen aus Ke­ra­tin, einem Pro­te­in. Die im Rohr­rei­ni­ger ent­hal­te­nen Hy­droxid-Ionen sor­gen in wäss­ri­ger Lö­sung dafür, dass Fett-Mo­le­kü­le und Pro­te­in-Mo­le­kü­le ge­spal­ten wer­den.

M4 Aus­zug aus dem Si­cher­heits­da­ten­blatt von Na­tron­lau­ge 20%

Quel­le: Si­cher­heits­da­ten­blatt von Na­tron­lau­ge 20% [pdf] che­mos.de

M5 Ge­fähr­lich­keit von Rohr­rei­ni­ger

Um ihren un­ge­lieb­ten Ehe­mann los­zu­wer­den, mischt eine Ehe­frau täg­lich eine Ver­schluss­kap­pe voll Rohr­rei­ni­ger in das Glas mit Li­mo­na­de, das sie ihrem Mann ser­viert.

Die RTL-News vom 12. Au­gust 2022 zei­gen das Be­weis­vi­deo. rtl.​de