Das chemische Praktikum

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Siehe auch Arbeitsmaterial Klasse 10

Praktikumseinführung —Ablauf und Regeln

Praktikum I

Charakter einer Lösung , Wiederholung Ionennachweise (Chlorid/Sulfat)

Inhalt des ersten Versuches im Praktikum ist die Identifikation des Charakters einer Lösung. Lösungen können „Sauer“, „Basisch“ oder „Neutral“ sein und das ist vom Vorhandensein eines Überschusses an Wasserstoffionen oder Hydroxidionen abhängig. Diesen Überschuss zeigen Indikatoren wie der Universalindikator UNITEST an.

Auffrischung nötig? Hier gibt es Hilfe zu den „Ionennachweisen

Protokoll: Praktikum-Experiment 1 — Ionennachweise I . Die Indikatorreaktion

Der Indikator weist das Vorhandensein zweier Ionen nach.
Das Wasserstoffion ( H+) der Säuren und das Hydroxidion (OH) der Basen

Praktikum II

Ionennachweise – Identifizieren von Stoffen

Treffen in einer Lösung Ionenarten aufeinander, die ein unlösliches oder schwerlösliches Salz bilden, so verbinden diese sich sofort zu einem starken Ionengitter, welches man erst als Trübung der Lösung erkennt und später bei stärkerem Wachstum der Gitter als Flocken, die zu Boden sinken, wahrnimmt.

Dies wird Fällungsreaktion genannt und ist eine anerkannte Nachweismethode für Ionen.
Wir kennen die Nachweise für Chloridionen und Sulfationen.

Auffrischung nötig? Den theoretischen Hintergrund hierfür findest Du hier!

Protokoll: Praktikum-Experiment 2 — Ionennachweise II (sh. Klasse 9)

Der Chloridionen-Nachweis:

Silberionen bilden mit Chloridionen ein schwerlösliches Salz (Silberchlorid).

Ag+  + Cl ——> AgCl \( \downarrow \)
(der Pfeil nach unten zeigt an, dass der Stoff „ausfällt“ also eine Trübung oder einen Bodensatz verursacht)

Der Sulfationen-Nachweis:

Mit Sulfationen…
und Bariumionen verhält es sich ebenso. Aus diese beiden Ionen bilden starke Anziehungskräfte, die das Wasser nicht überwinden kann. Somit ist auch Bariumsulfat schwer löslich und bildet beobachtbare Niederschläge.

\( Ba^{2+} + SO_4^{2-} \longrightarrow BaSO_4 \downarrow \)

Praktikum III

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Gruppenreaktionen – Die Bildung von Säuren und Basen

Metalle und Nichtmetalle reagieren unterschiedlich stark mit Sauerstoff . so kommt es bei den Metallen zum typischen „Rosten“. Auch die Nichtmetalle zeigen diese Reaktion mit Sauerstoff. Allerding ist „Rost“ für die Produkte ein eher untypischer Name. Stoffe, die als Produkte einer Reaktion mit Sauerstoff entstehen, nennt man „Oxide“. Und diese Oxide reagieren mit Wasser. Diese Reaktion ist Gegenstand des dritten Versuches.

Auffrischung nötig? Hier gibt es Hilfe!

Praktikum-Experiment 3 — Gruppenreaktionen ( Me/MeO)

Die Reaktion von Metallen/Metalloxiden mit Wasser und die Reaktion von Nichtmetallen/Nichtmetalloxiden mit Wasser führen zur Bildung von Basen und Säuren.

Metalloxide + Wasser

Nichtmetalle + Wasser

Beispiel: Schwefel

Schwefel verbrennt zu Schwefeldioxid. Dieses stechend riechende Gas wird im Erlenmeyerkolben mit Unitestwasser eingeschlossen. Das sich lösende Gas bewirkt eine Reaktion in Wasser. Der Indikator signalisiert eine Säurebildung!

Es entsteht schweflige Säure!

…und nun noch Kohlendioxid und Wasser (mit Indikator)

In diesem Versuch verwendet der Durchführende „Bromthymolblau“,
einen Indikator mit der folgenden Zuordnung pH-Wert —> Farbskala:

Bromthymol färbt Leitungswasser blau. Das Einleiten von Kohlendioxid bewirkt eine Farbänderung nach grün —> gelb.

Praktikum IV

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Die Neutralisation

Die Reaktion von Säuren mit Basen wird als Neutralisation bezeichnet. Beim Zusammentreffen der Ionen dieser Stoffe finden charakteristische Teilchenumlagerungen statt, die zu den Produkten Salz und Wasser führen. Die typischen Eigenschaften der Ausgangsstoffe verschwinden bei der Reaktion. Diese Reaktionen verlaufen exotherm.

Auffrischung nötig? Hier gibt es Hilfe!

Praktikum-Experiment 4 — Neutralisation (sh. Klasse 9)

ACHTUNG! Nicht nachmachen!
Wir arbeiten tropfenweise und unter ständigem Rühren!

Praktikum V

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Kohlendioxid – Herstellung und Nachweis

Kohlenstoffdioxid oder kurz Kohlendioxid wird von uns durch das Atmen produziert. Unsere Ausatemluft enthält 4% des Gases. Kohlendioxid ist inzwischen zu 0,04% in der Luft enthalten. Die chemischen Reaktionen von Kohlendioxid wie die Herstellung von \( CO_2 \) durch das Spalten eines Carbonates und der Nachweis des Gases (auch in der Ausatemluft) sind Gegenstand dieses Praktikums.

Auffrischung nötig? Hier gibt es Hilfe zu „Carbonat und Herstellung von \( CO_2 \) “ und dem „Nachweis von Kohlendioxid„!

Praktikum-Experiment 5 — Reaktion der Säuren / CO2 – Nachweis

Wir unterscheiden den Nachweis von in Carbonaten gebundenem Kohlendioxid und gasförmigem Kohlendioxid.

Nachweis in der Atemluft mit Barytwasser Ba(OH)2

Nachweis in den Salzen der Kohlensäure (Carbonate) durch CO2-Austreibung mit stärkeren Säuren und Einleitung in Barytwasser Ba(OH)2 oder Kalkwasser Ca(OH)2

Praktikum VI

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Wasserstoff Herstellung und Nachweis

Wasserstoff ist das häufigste Element des Universums. Diese Atome bilden Moleküle der Formel \( H_2 \). Wasserstoff ist in vielen Verbindungen (Wasser, Säuren, Basen, Kohlenwasserstoffen,…) enthalten und kann aus diesen gewonnen werden. Gegenstand dieses Praktikums ist die Herstellung von Wasserstoff aus einer Säure und sein Nachweis durch die Knallgasprobe.

Praktikum-Experiment 6 — Reaktion der Säuren II / H2 – Nachweis

Herstellen von Wasserstoff

Nachweis von Wasserstoff

Praktikum VII

Nährstoffnachweise

Die Nähstoffe wurden im Lernbereich 1 der Klasse 10 umfangreich besprochen. Die Nachweise für Glucose, Stärke, Eiweiß und Fett sollen hier wiederholt werden.

Auffrischung nötig? Hier gibt es Hilfe!

Praktikum-Experiment 7 — Lebensmitteluntersuchung / Nährstoffnachweise

Glucose

Stärke

Fett

Eiweiß

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Stoffumwandlungen

Erhitzt man etwas Wasser im Reagenzglas, so verdampft dieses Wasser und scheidet sich nach Abkühlung als Tröpfchen am oberen Reagenzglasrand wieder ab. Das Wasser hat seinen Aggregatzustand von flüssig nach gasförmig und wieder nach flüssig geändert . Der Stoff Wasser ist erhalten geblieben.

Macht man das mit ein wenig Zucker, so verwandelt sich der Stoff unumkehrbar in eine schwarze, zähe Masse.

Bei Stoffumwandlungen entstehen neue Stoff mit neuen Eigenschaften!

Auch Zink und Schwefel lassen sich erhitzen, dabei kommt es jedoch zu einer heftigen „chemischen Reaktion„.

Diese ist immer gekennzeichnet von :

Stoffumwandlung
und
Energieumwandlung/Energieerscheinung

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Reduktion

Viele Metalle findet man leider nicht in elementarer – gediegener- Form auf oder in der Erde, sondern es gibt sie nur in Verbindungen. Oxide, also die Sauerstoffverbindungen der Elemente, machen eine große Gruppe dieser Minerale aus. So kennen wir Eisenoxid, Zinn- und Bleioxide um nur einige Beispiele zu nennen . Die Chemie hat Prozesse erforscht und Verfahren bereitgestellt, mit denen man diesen Erzen ihre metallischen Elemente entreißen kann.

Die chemische Reaktionsart „Reduktion“ eines Oxids liefert Sauerstoff und das Element. Dazu müssen die äußeren Bedingungen stimmen und eventuell chemische Hilfsmittel „Reduktionsmittel“ eingesetzt werden.

Definition:

Die Reduktion ist eine Art der chemischen Reaktion,
bei der ein Oxid in Sauerstoff und ein Element aufgespalten wird!

So würde dann die Reduktion von Siliziumoxid ablaufen und das Element Silicium liefern, was wir dringend für die Halbleiterindustrie benötigen und welches einen großen Wert darstellt. Und das nur aus SiO2 (Sand)…

SiO2  ––––> Si    + O2

–> leider ist es bisher nicht gelungen, diesen Prozess ohne Hilfsmittel durchzuführen

Auch die Reduktion von Kupferoxid CuO wäre interessant, da sie das Edelmetall Kupfer liefern würde.

2  CuO  ––––>  2  Cu    + O2

–> auch hier verhindert der Zusammenhalt der Atome ein Spaltung ohne Hilfsmittel

Setzt man jedoch Hilfsmittel ein, die man mit dem Oxid vermischt, so reagieren einige Oxide plötzlich und liefern das gewünschte Element! Die Hilfsmittel opfern sich jedoch, da sie vom frei werdenden Sauerstoff oxidiert werden …

Was würde also entstehen, wenn man Kupferoxid mit dem Hilfsstoff Wasserstoff zur Reaktion bringt?

Kupferoxid + Wasserstoff —>

Da das Hilfsmittel hier oxidiert wird, während gleichzeitig das Oxid reduziert wird entsteht eine Kombination aus Reduktion und Oxidation , die REDuktions-OXidations-Reaktion.
In Fachkreisen nur REDOXReaktion genannt.

Aber das ist ja schon ein neues Kapitel!

weiter zu den REDOX-Reaktionen…

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