Spezielle Gleichgewichte: Ozon, Ester, Gase und Feststoffen¶

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.

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?

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).

GLGW_exp_Calciumhydroxid_Ca_OH_2.pdf

Während der Stunde wird zuerst das eine 2L-Becherglas mit wenigen mL Leitungswasser oder Ammoniumacetat-Puffer (2-3 Polylöffel festes Ammoniumacetat zusetzen) versetzt und dann mit deionisiertem Wasser auf 1.5 L aufgefüllt. Mit diesem Wasser werden dann die verschiedenen Versuche gemacht.

Leitungswasser ist je nach Versuch heikel, weil es zusätzliche Calcium- und Carbonat-Ionen in die Lösung bringt, die ausfallen können.

Beim Lösen von 0.35 g Calciumhydroxid auf 500 mL reines Wasser muss frisches Calciumhydroxid verwendet werden. Mit Calciumhydroxid, das einige Zeit an der Luft herumgestanden ist, funktioniert es nicht: ein Bodensatz von ungelöstem Material bleibt zurück. Höchstwahrscheinlich entsteht mit dem CO₂ aus der Luft mit der Zeit schwerer lösliches Calciumcarbonat, das sich nicht auflöst. Dies dürfte auch der Grund dafür sein, dass die Lösung auch bei relativ frischem Calciumhydroxid leicht trübe bleibt, auch wenn man 2 Pipetten Ammoniumacetat-Puffer 1M zugibt: die Trübung wird durch Calciumcarbonat bewirkt, das sich erst bei pH-Werten unter 10 aufzulösen beginnt.