Sauerstoff – Oxygenium

Nach dem Sauerstoff wurde lange Zeit in der Chemie gesucht und geforscht. „Phlogiston“ hieß der Stoff, dem man zutraute, für die Brände, die immer wieder ausbrachen verantwortlich zu sein, zweifellos eine Substanz der Götter. Viele berühmte Wissenschaftler der der noch jungen Chemie suchten bis ins Jahr 1777 nach einer Erklärung für dieses bis dahin himmlischen Phänomen.
Carl Wilhelm Scheele, ein Apotheker aus Stralsund, suchte 1771 bis 1773 in verschiedenen Experimenten nach dem Stoff. Er publizierte in seinem Buch „Abhandlungen von der Luft und dem Feuer“ seine Erkenntnisse über „Feuerluft“ und „schlechte Luft“.
Er konnte durch Erhitzen von Braunstein – Manganoxid, wie wir heut wissen – ein Gas erzeugen, welches die Verbrennung verstärkt. Auch der Kristall Kaliumpermanganat (bekannt seit 1659, Glauber)zeigte dieses Verhalten.

Viele chemische Verbindungen…

enthalten Sauerstoff, der so durch chemische Reaktionen verfügbar wird. Im Chemieunterricht stellen wir Sauerstoff durch die Zerlegung von Wasserstoffperoxid \(H_2 O_2\)oder die thermische Zersetzung von Kaliumpermanganat \(KMnO_4\)her.
Da wir den Sauerstoff jedoch technisch in großen Mengen brauchen, nutzen wir das Verfahren der Luftverflüssigung nach Linde.

Herstellung und Nachweis:

Hier wird das violette Salz Kaliumpermanganat \(KMnO_4\) erwärmt. Dabei wird der Kristall instabil und Sauerstoffatome verlassen das Salz. Es wird zersetzt. Das sieht man auch an der Farbänderung des Salzes nach dem Experiment. Der entstehende freie Sauerstoff wird pneumatisch aufgefangen.

Die Glimmspanprobe ist die Nachweismethode für das brandfördernde Gas Sauerstoff. Dabei wird ein glimmender Holzspan in ein Gefäß (hier ein Reagenzglas) getaucht. Ist Sauerstoff enthalten, so flammt der Span auf. Aus dem Glimmen wird eine Flamme.
Andere Gase zeigen diesen Effekt bezüglich eines Glimmspans nicht.

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Die Nichtmetalle

Betrachten wir die „andere“ Seite des PSE. Hier finden wir die Elemente „rechts“ der Bor-Astat-Linie.
Die Nichtmetalle sind Atomarten, die Elementsubstanzen aufbauen, die immer etwas nichtmetallisches an sich haben. So sind einige gasförmig bei Raumtemperatur oder sie leiten keinen elektrischen Strom, glänzen nicht oder sind schlechte Wärmeleiter. Irgendwas fehlt immer …

Nichts desto trotz finden wir hier wichtige Bausteine unserer Natur und die häufigsten Atomarten (Elemente) dazu!

Beitrag: Kohlenstoff

Beitrag: Schwefel

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Beitrag: Sauerstoff

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Kohlenstoff

Material

Das Elemente(Atomart) Nummer 6 der Kohlenstoff (carboneum (lateinisch) = Kohle) ist in seinen chemischen Eigenschaften einzigartig, weil er mit sehr vielen Elementen eine Verbindung eingeht. Die Zahl der Kohlenstoffverbindungen ist weitaus größer als die Gesamtheit  der Verbindungen, die von allen anderen Elementen zusammen untereinander eingegangen wird. Wir gehen heut von über 3 Millionen Verbindungen in der Kohlenstoffchemie aus.

Kohlenstoff ist nur mit 0,027% an der Erdhülle beteiligt. (Häufigkeiten der Elemente)

Reinen Kohlenstoff findet man in der Natur in 2 verschiedenen Erscheinungsformen (Allotropie)

Den nichtleitenden, farblosen, funkelnden Diamant und den schwarzgrauen, stromleitenden Graphit.

Diamant
Graphit

Das Element Kohlenstoff im Video

und hier noch die „Klugscheisservariante“…

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Schwefel

Material:

Arbeitsblatt Schwefel

Element Nummer 16 wird „Sulfur“ – abgeleitet von „langsam brennen“ – genannt und ist dem Menschen schon seit dem Altertum bekannt. Schwefel wird schon 5000 v. Chr. erwähnt, da es als Arzneimittel (Augen), zum Bleichen von Textilien und zur Desinfektion genutzt wurde. Man findet Schwefel noch heute an der Erdoberfläche an den Austrittsöffnungen von Vulkanen und in ehemaligen vulkanischen Gebieten. Über besonders große Vorkommen verfügen Russland, Polen, Sizilien, USA, Kanada, u.a.
Zur Gewinnung aus dem Erdinneren wurde bis in das Jahr 2000 das Frasch-Verfahren genutzt, bei dem mit einem doppelwandigen Rohr 155°C heißes Wasser in die Erde gepumpt wurde und der dadurch gelöste Schwefel (Schmelztemperatur 119,6°C) im Inneren des Rohres nach oben gesaugt werden konnte. Heute wird Schwefel als Nebenprodukt aus Erdgas/Erdöl im Claus-Prozess gewonnen und fällt dort so reichlich an, dass eine unterirdische Produktion unrentabel ist.

Was macht den Schwefel zum typischen Nichtmetall?

Schwefel ist spröde und leitet keinen Strom. Außerdem fehlt dem Element der typisch metallische Glanz.

Was weiß der Chemiker über Schwefel und wozu wird Schwefel eigentlich benötigt?

Verbrennt man den Schwefel , so entsteht ein Gas und der typische stechende Geruch dieses Schwefeldioxids. Dieses Gas löst sich gut in Wasser. Dabei kommt es zu einer chemischen Reaktion.

to be continued…

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