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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Die organische Chemie – Die Kohlenwasserstoffe

J.J.Berzelius

1807 prägte Jöns Jacob Berzelius, Professor für Chemie und Pharmazie in Stockholm, den Begriff „Organische Chemie„. Dies geschah im Glauben, dass die Stoffe der lebenden Körper eine übernatürliche Kraft „vis vitalis“ in sich tragen. Niemand würde es je schaffen, Stoffe mit dieser innewohnenden Kraft im Chemielabor zu erschaffen!

1824 gelang die Sensation!


Friedrich Wöhler stellte Oxalsäure her, einen Stoff, der im Rhabarber zu finden ist. Da dies offenbar nicht reichte, synthetisierte er 1828 den vom Menschen produzierten Harnstoff aus einfachen anorganischen Zutaten wie Ammoniak.

Friedrich Wöhler

Stolz schrieb Wöhler an Berzelius:

„Lieber Herr Professor! Ich kann, so zu sagen, mein chemisches Wasser nicht halten und muss Ihnen sagen, dass ich Harnstoff machen kann, ohne dazu Nieren oder überhaupt ein Tier, sey es Mensch oder Hund, nöthig zu haben… Es bedurfte nun weiter Nichts als einer vergleichenden Untersuchung mit Pisse-Harnstoff, den ich in jeder Hinsicht selbst gemacht hatte.“ 

Der vollständige Briefwechsel hier!

Damit waren die Weichen für eine neue forschende und auch erzeugende Seite der Chemie gestellt. Es entstanden tausende Produkte wie die Industrie der Farben, Lacke, Waschmittel, Sprengstoffe, Arzneimittel, Kunststoffe und viel mehr!

Die Organische Chemie wird auch die Kohlenstoffchemie genannt.
Sie beschäftigt sich mit den Stoffen und den Prozessen des Lebens!

Die Chemie der Kohlenwasserstoffe

Chemische Verbindungen, die aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen bilden die große Gruppe der Kohlenwasserstoffe (KW). Zu dieser Gruppe gehören ca. 2,5 Millionen bekannte Verbindungen. Sie sind in der Kohlenstoffchemie – der organischen Chemie – beheimatet, die von Antoine Laurent de Lavoisier  erstmals beschrieben und von Justus von Liebig und Friedrich Wöhler begründet wurde.

Die große Vielfalt der Kohlenstoffchemie beruht auf der 4-Bindigkeit des Kohlenstoffs. Kohlenstoff kann mit 4 weiteren Atomen eine Verbindung eingehen.

Er bildet ketten- und ringförmige und auch kombinierte Moleküle aus.

Hier das Modell von Methan \( CH_4 \) dem einfachsten Kohlenwasserstoff. Seine Moleküle bestehen nur aus einem Kohlenstoffatom, an das 4 Wasserstoffatome gebunden sind.

Schon der Austausch (die Substitution) dieser Wasserstoffatome liefert eine Großzahl von möglichen neuen Molekülen. Fremdatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, die Halogene und sogar Metallatome fächern das Repertoire der Möglichkeiten noch weiter auf.hier

Hier wurden 3 Wasserstoffatome durch Chlor ersetzt. Es entsteht Trichlormethan besser bekannt als Chloroform, ein frühes Narkosemittel (Anästhetikum).

Kettenförmige Moleküle kommen beispielsweise im Erdöl vor und können dort über 80 Kohlenstoffatome in einer Reihe aufweisen. Die Bindungswinkel aus dem Methan bleiben erhalten, so entstehen diese seltsamen Kohlenstoffskelette.

Dieser Stoff heißt Tetradekan und gehört zu den höheren Alkanen.

Ringförmige Strukturen findet man natürlich im Erdöl, aber auch in Alltagschemikalien wie Traubenzucker oder unserem Haushaltszucker sind so komplexe Moleküle zu finden.


Das ist das Molekül des Traubenzuckers ( \( C_6 H_{12} O_6 ) \). Die roten Kugeln stellen die Sauerstoffatome dar.
Die Besonderheit ist das Sauerstoffatom als Teil des Kohlenstoffringes.

Die Modelle kann man bei www.molview.org erstellen.

Alle Tiere und Pflanzen bilden solche Stoffe, die wir als Kohlenhydrate, Eiweiße, Fette, Aromastoffe, Düfte oder Enzyme kennen. In der Erdkruste finden wir Erdöl und Erdgas die „fossilen Kohlenwasserstoffe“. Das sind Stoffgemische aus vielen Kohlenwasserstoffen, deren Bestandteile wir zum Beispiel als Benzin oder Diesel nutzen. Aber auch Medikamente, Kunststoffe und viele weitere Produkte werden aus dem „flüssigen Gold“ -wie das Erdöl genannt wird- hergestellt.

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