Einführung Salze¶

A Kochsalzsynthese¶

B Salz-Bar¶

Jede der Salzslösungen wird in lebensmittelechtem Wasser angemacht und in einem lebensmittelechten Pappebecher mit Teelöffel hingestellt

Jeder Schüler kommt mit eigenem Probierlöffel, auf den er etwas Lösung gibt und sie dann probiert.

Schmecken alle Salzlösungen salzig?

Welche Geschmäcke kommen vor?

C Ionenwanderungszelle¶

• In beide Rinnen wird Elektrolytlösung gefüllt. In die eine Vertiefung wird ein KMnO4-Kriställchen gegeben, in das andere (unter der Elektrolytlösung) von der Methylenblau-Lösung gefüllt, bis die Vertiefung gut gefüllt ist (ein bisschen etwas läuft über). Nun wird die Spannungsquelle auf 30 V (Strom beliebig) eingeschaltet.

Bemerkung:

• Gemäss der ursprünglichen Anleitung wird ein Tetraamminkupfer(II)-Komplex als Kation verwendet. Dieser Komplex wandert aber (im angegebenen Puffer) nur sehr schlecht, vermutlich, weil sich vorwiegend Hydroxokomplexe oder gar gefällte Hydroxide bilden.

D Eigenschaften von Salzen und Metallen¶

E Salze aus Hauptgruppenelementen: Aluminiumbromid¶

Vorsicht: Ätzend Einführung: evtl. noch nachholen: unpolare Bindungen sind meist energetisch rel. Ungünstig. Je polarer eine Bindung, desto günstiger. Ionenbindungen sind superhypermegapolar und somit besonders günstig.

Aluminium reagiert augenblicklich mit Sauerstoff, ergibt Korundschicht (Formeln kontruieren), schützt vor weiterer Oxidation, bei Knicken bildet sie sich sofort wieder neu.

Brom sehr reaktiv, muss aber zuerst die Korundschicht austricksen (durch Risse eindringen, dort mit Al zu reagieren beginnen, so dass Korundschicht wegblättert, dann kanns richtig losgehen.

Vorsicht: davonspritzende Aluminium-Klumpen können die Unterlage beschädigen. Entweder feuerfeste Platte oder Stopfen aus Eisenwolle verwenden. Über Becherglas (Auffangen von Bromdämpfen) an Stativ ein grosses RG befestigen. Über dem RG einen Standzylinder umgekehrt so montieren, dass er ca 2 cm über das RG herabgestülpt werden kann (Stefan hat Klemmen, die gross genug sind, um Standzylinder einzuklemmen). Bodenbedeckend mit Brom füllen, Aluminiumfolien-Röhrchen reinfallen lassen. Nach länger Zeit (kann über 1 min dauern) beginnt immer heftiger und unter Funken mit dem Aluminium zu reagieren. Entsorgung: zuerst einzelne Tropfen Wasser zugeben, Aluminiumbromid löst sich stark exotherm, kocht sofort über.

Dann etwas gelöstes Natriumthiosulfat zugeben, um Brom wegreagieren zu lassen. Lösung entfärbt sich.

F Salze aus Hauptgruppenelementen: Magnesiumoxid und -Nitrid¶

Einführung: Magnesiumoxid: Formeln konstruieren.

Auf Dreibein mit Drahtnetz ein ca. 2 cm hoher Kegel aus Magnesiumspänen aufschichten, mit dem Bunsenbrenner anzünden (nicht Cartuschen-Bunsenbrenner, da bei diesem beim Umkehren flüssiges Butan aus der Düse kommt)

Beginn zögerlich zu brennen. Ganz wenig Wasser zugeben, gibt richtige Flamme, mehr Wasser gibt Feuerwerk, dann ausbrennen lassen.

Reaktion mit wasser ergibt genau dasselbe Produkt wie mit Sauerstoff, zudem eine Flamme ( Gasförmiger brennbarer Stoff). Was also geschieht? Magnesium ist so reaktiv, dass es sich O-Atome sogar aus Wasser krallen kann (würde uns nicht gelingen: es nützt nichts, Wasser einzuatmen, wenn der Sauerstoff etwas knapp wird.)

Nach dem Abbrennen: Magnesiumkegel auseinandernehmen. Innerhalb des weissen Magnesiumoxides findet man einen schwarzen Bereich: nachdem aller Sauerstoff aufgebraucht wurde, reagiert das Magnesium mit dem nächst reaktiven Gas: CO2. Wieder entsteht dasselbe Magnesiumoxid (auch hier reisst sich das Magnesium die O-Atome), und was noch? Kohle! Weiter innen grünes Material. Zuspritzen von wasser ergibt Dampf, Hitze, also ist das grüne Material nicht stabil, eine Notlösung. Geruch von Ammoniak  muss N-Atome enthalten. Was könnte es sein? Magnesiumnitrid. Mg ist dermassen reaktiv, dass es also sogar mit Stickstoff reagieren kann, als Notlösung, wenn kein Sauerstoff zur Verfügung steht.

Nitrid-Ionen sind aber energetisch ungünstig und normalerweise nicht stabil, so reaktiv, dass auch sie sofort mit Wasser weiterreagieren.

G.1 Übergangsmetallionen: Kuper¶

• 1/3 Polylöffel eines Salzes mit Kupfer(II)-Ionen (CuCl2 · 2 H2O)
• wird mit ca. gleichem Volumen an Oxalsäure (einem guten Elektronenspender) versetzt und
• über dem Bunsenbrenner erhitzt.
• Beobachtung und Deutung?

G.2 Übergangsmetallionen: wie viele Elektronen kann ein Mangan-Atom abgeben?¶

• Einen Hauch Kaliumpermanganat in NaOH 0.1 M lösen und auf 3 BG aufteilen und auf Hellraumprojektor stellen.
• Im zweiten BG etwas Ethanol zugeben (wird grün)
• In dritten etwas Ethanol und HCl zugeben (wird braun oder lachsrosa)

G.3 Übergangsmetallionen: Oxidationsstufen von Mangan-Ionen¶

• Rund 500 mL einer Lösung mit Mangan(VII)-Ionen (Kaliumpermanganat, 0.33% verdünnen, bis die Farbe intensiv, aber transparent erscheint) und in Standzylinder geben
• 20 mL 0.5% Natriumformiat in 25% NaOH mit vollpipette 20 mL
• 20 mL halbkonzentrierte oder 1:6 H₂SO₄ mit vollpipette 20 mL
• 20 mL 1% Natriumsulfit mit vollpipette 20 mL
• Pipettierhilfe

H Mehratomige Ionen¶

H.1 Farbige Muster¶

1. Vorversuch: Auf einen Overhead-Projektor wird eine Kristallisierschale (ca. 14 cm Durchmesser) gestellt. Es sollte nur Licht durch die Schale gehen, das Restlicht mittels Blende eliminieren. Ca. 50 mL des Indikatormix werden in die Kristallisierschale geleert. und

   a) etwas festes KCl und b) KOH (s) zugeben.

Verfärbung entsteht nur mit KOH, also müssen die OH- -Ionen die Verfärbung bewirken. Um das KOH-Plätzchen breiten sich blau-violette Farbwellen aus (Phenolphthalein schlägt auch um). Während das KOH sich löst, kann ein Tropfen Salzsäure oder NaHSO₄ ("HCl") etwas entfernt vom Plätzchen in die Schale gegeben werden. Es entstehen Flüsse zwischen den beiden „Zentren“ mit unterschiedlicher Azidität, die farblich schön sichtbar sind.(Effekt der Salzsäure muss man hier noch nicht diskutieren)

Das Spiel kann in der gleichen Art immer weitergeführt werden.

1. Die Kristallisierschale wird nochmals mit Indikatorgemisch vorbereitet. Nun wird Ammoniak darüber geblasen. Eine Flasche (oder ein Becherglas o. ä.) mit konzentrierter Ammoniaklösung wird neben die Schale gehalten und sanft Ammoniak über das Becherglas geblasen. Das Gas verwirbelt und führt zu einem unvollständigen Farbumschlag (gelb-orange zu blau) des Indikators.Wieder entsteht OH-. Reaktionsgleichung vorschlagen lassen (Lewis-Formeln zeichnen, was passiert mit den Elektronen? Edelgasregel?).
2. Die OH verschwinden wieder, wenn man HCl darüber bläst. Auch dafür eine Reaktionsgleichung vorschlagen lassen.
3. Bei dem Versuch entsteht ein weisser Rauch. Wenn man ihn einsammelt und in Wasser löst, wird das Wasser elektrisch leitfähig. Was könnte das sein? Wir untersuchen das, indem wir nur gerade konz Ammoniak und HCl unter einer Haube stellen und dan schauen, ob sich ein Pulver abscheidet oder eine Flüssigkeit.

Experiment gibt dann gleich selber zu erkennen, um welchen Stoff es sich handelt.

H.2 NH₄Cl-Rauch¶

• Der Rauch wird mit dem Laserpointer über der Kristallisierschale sichtbar gemacht
• Das "Experiment wird gefragt", worum es sich bei dem Rauch handle. Auf die dunkle Unterlage werden die Buchstaben "NH₄Cl" gelegt und daneben zwei kleine BG mit konzentriertem Ammoniak bzw Salzsäure gestellt und mit der grossen Kristallisierschale zugedeckt. NAch einer Weile wird die Kristallisierschale entfernt und "das Experiment gefragt" (die Buchstaben mit der Pinzette entfernt)

I Oxonium und Hydroxid-Ionen aus Elektrolyse¶

J Riesenseifenblasen¶

J.1 Rezept 1 (aus Jens Soentgen: Wie man mit dem Feuer philosophiert):¶

• 4 Liter destilliertes Wasser
• 300 g Zucker im Wasser lösen
• 6 Esslöffel Salz zugeben und ebenfalls lösen.Dann
• 450 mL Geschirrspülmittel hinzufügen (Handy funktioniert) und zuletzt
• 4 Esslöffel Glycerin zugeben.
• Ansatz einige Stunden stehen lassen und gelegentlich umrühren.

J.2 Rezept 2¶

• in einem 1L-BG
• 75 ml Haka-Neutralseife (eine Paste)
• Ein Teelöffel Kleisterpulver
• 50 g Zucker
• Auf 1.0 L auffüllen mit demineralisiertem Wasser
• Gut mischen und dann 24 h stehen lassen (auch danach wird die Lösung mit der Zeit immer besser)
• 1-2 Esslöffel Glycerin zugeben und gut mischen, falls die Blasen nicht so stabil sind.

K Elektrophorese¶

Ausführliche Elektrophorese ist in den Säure/Base-Teil verschoben.

L Oxonium- und Hydroxid-Ionen¶

• In 5 BG wird Universalindikator vorgelegt
• In 5 BG wird Phenolphthalein vorgelegt.
• Nun wird je ins mittlere BG Puffer pH 7 gefüllt.
• Der Reihe nach stark saure, schwach saure, schwach basisch, stark basisch,
• Abzeichnen lassen
• pH beschriften (<7., 7, >7)
• Die BG mit Ammoniak bzw. Essigsäure mit Universalindikator im letzten BG zusammenleeren, so dass es neutral wird.

M Kristallstruktur¶

N Exothermes und endothermes Lösen von Salzen (evtl Repetiton 3. Klasse)¶

O Löslichkeit von Salzen, Gitter-, Hydratations- und Löseenthalpie¶

O.1 Pamperstrick:¶

• In der Tasse Wasser zum Verschwinden bringen: man kann die Tasse umdrehen und das Wasser kommt nicht mehr heraus.
• In eine hohes BG mit ca 2 mm Natriumpolyacrylat aus dem anderen BG Wasser bis ganz oben auffüllen.

O.2 In welchem Lösemittel lösen sich Salze am besten?¶

• Zwei Abdampfschalen mit je einem Polylöffel LiCl beschicken und dann in die eine etwas Methanol, in die andere Heptanol.
• Dann beides anzünden: worin löst sich Lithiumchlorid besser? Flammen verstärken, indem die Plexiglas-Halbrohre darum herum gestellt werden.

O.3 Kälte und Wärme durch das Lösen von Salzen¶

Durchführung:

• Calciumchlorid wasserfrei in Wasser lösen und Temperaturverlauf messen.
• Ammoniumnitrat in Wasser lösen und Temperaturveraluf messen
• Das Lösen ist so günstig, dass es sogar mit Eis geht. Dabei wird die Eisstruktur zerlegt. Das aber kostet weiter Energie, so dass sogar ein Salz, das sich normalerweise kaum endotherm in Wasser löst, zu einer starken Temperaturabsenkung führt: Eis tüchtig mit Kochaslzüberschichten, umrühren und Temperatur messen.
• Es geht sogar mit Kristallwasser, das manche Salze haben. Gleiche Mengen an Bariumhydroxid und Ammoniumthiocyanat (z.B. je 10 g) in einen Erlenmeyer geben und diesen auf einen feuchten Karton stellen. Umrühren. Die Temperatur sinkt um bis zu 50°C ab, der Karton friert fest. Am Schluss gleiche Menge Natriumsulfat zugeben zur Fällung der Barium-Ionen.