Spezielle Gleichgewichte: Ozon, Ester, Gase und Feststoffen¶
Material und Chemikalien¶
Materialliste
A Ozon und Ballontest¶
- Hofmannscher Wasser-Zersetzungsapparat mit möglichst großflächigen Platinelektroden,
- Stromquelle,
- Silikonschläuche (keine Gummischläuche verwenden),
- Dreiweghahn,
- Kolbenprober,
- Pasteurpipette aus Glas oder ausgezogenes Glasrohr.
- Luftballon
- Schwefelsäure 5 mol/L (40%)
B Esterbildung (Demo: Wintergrünöl)¶
Pro Ansatz (normalerweise nur einer) - Reagenzglas - RG-Ständer - RG-Klammer
Zudem:
- Siedesteinchen
- Waage
- Na₂CO₃ mit Spatel auf Papierserviette
- Salicylsäure rein mit Polylöffel auf Papierserviette
- Methanol mit Socorex 5 mL mit Spitzen
-
Schwefelsäure konz. mit Tropfpipette in kleinem Erlenmeyer
-
Variante A: Bunsenbrenner mit Feuerzeug (Normalfall)
- Variante B: Wasserbad für Reagenzgläser bei ca. 95°C
C Molenbruch und Partialdruck¶
- 500 mL L Ca(OH)₂ (ges) (Gesättigte Calciumhydroxid-Lösung)
- Universalindikator
- Druckflasche CO₂ mit Schlauch
- BG 500 mL hohe Form
D Lösegleichgewichte von Gasen: Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff¶
- Sauerstoff in Druckflasche
- Kohlendioxid in Druckflasche
- Zwei Kolbenprober mit Ventil
- Ein grosses Becherglas (Kolbenprober müssen eintauchen können)
- Pufferlösung pH 8 (Puffer-Stock 1:5 in deion. Wasser)
- Universalindikator
Sicherheit¶
Sicherheitshinweise
Durchführung¶
Beschreibung
A Ozon und Ballontest¶
Quelle mit Versuchen zu Ozon (vormals Blumes Bildungsserver)
Herstellung von Ozon: Durchführung Man elektrolysiert die Schwefelsäure in der Apparatur, die Bild 1 zeigt, bei ca. 10-15 Volt Gleichspannung. Während der Elektrolyse muss ab und zu der Wasserstoff abgelassen werden, deshalb ständig Gasentwicklung beobachten! Die ozonhaltige Gasmischung wird mit einem Kolbenprober entnommen oder über den Dreiwegehahn direkt in die Reaktionsgefäße eingeleitet. Eine vorsichtige Geruchsprobe ("chemisch riechen", sich eine Gasprobe zufächeln!) kann vorgenommen werden. Das Ozon kann nicht bis zum nächsten Tag aufbewahrt werden, da es nicht allzu lange stabil ist.
Ballontest: Durchführung Man pustet einen Luftballon auf. Anschließend leitet man etwas ozonhaltiges Anodengas auf die Ballonhülle.
Ergebnis: An der Stelle, wo das Ozon auftrifft, trübt sich der Ballon augenblicklich und färbt sich weiß. Dann platzt er.
Hinweise - Bei höheren Spannungen wird die Schwefelsäure zu heiß, die Ausbeute an Ozon nimmt wieder ab. - Im Unterricht sollte man mehrere Apparaturen zur Herstellung von ozonhaltigem Anodengas aufbauen und sie nebeneinander laufen lassen, da die Elektrolyse Zeit benötigt. - Die Schwefelsäure muss erst einmal mit den Gasen gesättigt sein. Erst dann können die Gase aufgefangen werden. Der beste Test, ob genügend Ozon in der Anodengasmischung enthalten ist, ist der Ballontest. - Viele käufliche Platinelektroden sind von minderer Qualität. Das gilt vor allem für jene, die während der Elektrolyse an der Anode schwarz werden. Solche Elektroden bestehen aus Legierungen. Wir benötigen hier Reinplatin. Deshalb müssen Sie die Elektrolyse zuvor ausprobieren. Die als gut befundenen Elektroden sollten entsprechend gekennzeichnet oder sogar beiseite gelegt werden. Das erspart Ihnen die Testwiederholung.
B Darstellung eines Esters (Wintergrünöl, Salicylsäuremethylester oder Methylsalicylsäure)¶
- Geruchsprobe der Edukte
- Man löst im Reagenzglas 1 g Salicylsäure in
- 5 mL Methanol und
- fügt 12 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure (Schutzbrille!) und
- 2 Siedesteinchen zu. Nach gutem Mischen wird das Reagenzglas etwa 1 cm tief in das schwach siedende Wasserbad getaucht und einige Minuten erhitzt. (oder kurz über dem Bunsenbrenner erhitzt - im Abzug, die Probe könnte zu brennen beginnen!)
- mit 10 mL Wasser verdünnen.
- ggf Universalindikator mit Spatel zugeben und Na2CO3 hinzufügen, bis der pH nicht mehr stark sauer ist.
- Geruchsprobe des Produkts: Etwas Probe auf ein Kleenex geben und ohne Berühren daran riechen.
C Molenbruch und Partialdruck¶
Die Calciumhydroxidlösung (1:2 verdünnt) wird mit nicht zu viel Universalindikator versetzt. Das CO₂ wird in diese Probe eingeblubbert bis
a) die Probe trüb wird
b) der Universalindikator sich verfärbt und
c) die Probe sich wieder aufklärt.
Das CO2 wird in diese Probe eingeblubbert bis a) die Probe trüb wird b) der Universalindikator sich verfärbt und c) die Probe sich wieder aufklärt. Wenn ich mit demselben Stoff – Kohlendioxid – sowohl Kalk herstellen als auch wieder auflösen kann, muss es ein ziemlich kompliziertes Gleichgewichtssystem sein. Das CO2 muss irgendwie in einer Reaktion zur Ausfällung von Kalk führen und in einer anderen Zur Auflösung. Wie soll man die Konzentraton des CO2 und die des Kalks am bequemsten messen? Wie soll man die Konzentraton des CO₂ und die des Kalks am bequemsten messen?
D Lösegleichgewichte von Gasen: Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff¶
Fülle einen Kolbenprober mit genau 40 mL O₂ und etwa 40 mL Wasser (auf pH 8 gepuffert, evtl. mit Universalindikator) und schüttle eine Zeit lang. Wiederhole das Experiment mit 40 mL CO₂ und 40 mL Wasser (gepuffert).