Nachweise Molekülsubstanzen (Gase)

Wasserstoff (\( H_2 \) )         

Nachweis: Knallgasprobe

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Durchführung: Teste ein Gas durch Entzünden!
Dazu ist es wichtig, dass sich der zu testende Stoff im Gefäß vor dem Entzünden mit bis Luft vermischen kann. Dieses Gemisch wird als Knallgas bezeichnet und reagiert explosiv.
1. Halte das Reagenzglas verschlossen mit deinem Daumen mit der Öffnung nach unten in Flammennähe,
dass der Wasserstoff nicht entweichen kann.
2. Entferne den Daumen! (Reagenzglas offen)
3. Nähere dich ruhig der Flamme und erwarte eine deutlich hörbare Verpuffung!

Effekt/Erklärung: Vorhandenes Knallgas reagiert mit deutlich hörbarer Verpuffung. (Knall)
Der hörbare Knall ist das Resultat der großen Detonationsgeschwindigkeit (2820 m/s) dieser Reaktion , die oberhalb der Schallgeschwindigkeit(ca. 340 m/s) liegt.

chemische  Gleichung:  Oxidation von Wasserstoff
\( 2 H_2 + O_2 \longrightarrow 2 H_2O\)

Sauerstoff ( (\( O_2 \) )        


 Nachweis: Glimmspanprobe

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Durchführung: Teste ein Gas in einem Gefäß durch Eintauchen eines glimmenden Holzspans !
„Hält man einen Holzspan, dessen Flamme … unter Erhalt der Glut gelöscht wurde, glimmend in ein Gefäß mit dem zu überprüfenden Gas, so flammt der glimmende Holzspan bei Anwesenheit höherer Konzentrationen von Sauerstoff auf und brennt wieder.“ [www.wikipedia.org]

Effekt und Erklärung: Der Glimmspan flammt auf. Es bildet sich eine sichtbare Flamme.
Vorhandener Sauerstoff fördert die Verbrennung so, dass aus dem Glimmen wieder eine Flamme wird. In reinem Sauerstoff laufen Oxidationen schneller/heftiger ab.(Aufflammen)

chemische  Gleichung:  Oxidation des Kohlenstoffs im Holzspan (Wird nicht benötigt!)

\( C + O_2 \longrightarrow CO_2\)

Störung des Versuchs: Lachgas zeigt dieses Verhalten ebenfalls

Kohlenstoffdioxid ( (\( CO_2 \) )         

Nachweis: Kalkwasserprobe

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Durchführung: Teste ein Gas durch Einleiten in eine Lösung des Nachweismittels!
Leitet man Kohlenstoffdioxid in eine Calciumhydroxidlösung(Kalkwasser) ein, so trübt sich die Lösung weiß.
(Alternativ kann man auch in ein Gefäß mit Kalkwasser durch einen Strohhalm (o.ä.) pusten, um nachzuweisen, dass unsere Ausatemluft Kohlendioxid enthält)

Effekt und Erklärung: Die Flüssigkeit im Gefäß trübt sich weiß, später bildet sich ein Bodensatz.
Eingebrachtes Kohlendioxid reagiert mit dem Calciumhydroxid der Lösung zu Calciumcarbonat. Dieses schwerlösliche Salz der Kohlensäure ist weiß und bildet nach Absinken einen Bodensatz im Gefäß.

chemische  Gleichung: 

\( Ca(OH)_2 + CO_2 \longrightarrow CaCO_3 + H_2O\)
Calciumhydroxid + Kohlendioxid \( \longrightarrow \) Calciumcarbonat + Wasser

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Sauerstoff – Oxygenium

Bild von Arek Socha auf Pixabay

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, Johann Rudolph 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 technisch den Sauerstoff jedoch 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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Oxidation

…ist eine Art der chemischen Reaktion, bei der ein Stoff mit Sauerstoff reagiert.

Die Oxidation wird in der Chemie auch als Reaktion mit Elektronenabgabe definiert. Dies setzt jedoch die Kenntnis vom Verhalten der Elemente, Ionen oder Moleküle voraus, Stabilität über die Aufnahme oder Abgabe von Elementarteilchen der Außenschale zu regeln.

Lass uns zunächst die Oxidation als Reaktion der Elemente (Metalle/Nichtmetalle) mit Sauerstoff verstehen.

Element + Sauerstoff —> Oxid des Elements

Schwefel + Sauerstoff —> Schwefeloxid
Eisen + Sauerstoff —-> Eisenoxid
Blei + Sauerstoff —-> Bleioxid

Es gibt nur ein Element außer Sauerstoff, dass nicht auf einfachem Wege oxidiert werden kann und das ist Gold.
Willst Du mehr wissen?
Herstellung von Goldoxid

Es bilden sich Oxide!

Dabei unterscheidet man, die schnelle Oxidation, die auch Verbrennung genannt wird und die ->langsame (stille) Oxidation, die man auch Korrosion, Rosten oder Verwittern nennt.

Verbrennt man Magnesium an der Luft, so brennt dies mit einer grellen Lichterscheinung und großer Wärmeentwicklung.

Da Sauerstoff molekular (2-atomig) vorkommt, wird pro Sauerstoffatom ein Magnesiumatom verwendet.
Das ergibt dann auch 2 Magnesiumoxid-Baueinheiten.

Das weiße Reaktionsprodukt heißt Magnesiumoxid.
Es wird in der Bauindustrie als Bindemittel für Schäume eingesetzt und ist als sogenannter „Säureregulator“ sogar in Lebensmitteln (E 530) als Zusatzstoff (E-Stoff) zugelassen. Auf Grund seines hohen Schmelzpunktes (2800°C) wird es zur Herstellung von feuerfesten Steinen benutzt, die als Auskleidung in Öfen von Laborgeräten oder in Pfannen bei der Stahlherstellung benutzt werden.

weitere Oxidationen:

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