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Protocol
Biology

University, School

Georg-August-Universität Göttingen

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Prof. Dr. Stalke

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Text by Hildegard M. ©
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Chemisches Praktikum für Biologen

Protokoll Tag 3


Inhaltsverzeichnis

1.    Flammenfärbung von Alkali- und Erdalkalimetallen. 1

2.    Fällungsreaktionen – Qualitative Reaktionen. 3

3.    Energieumsatz bei chem. Reaktionen. 6

4.    Massenumsatz bei chem. Reaktionen. 8


1.    Flammenfärbung von Alkali- und Erdalkalimetallen

1.1.                  Aufgabenstellung


Es sollten die Flammenfärbungen und die Spektrallinien der Elemente der 1. und 2. Hauptgruppe untersucht werden.

Des weiteren sollte die Flammenfärbung des Salzgemisches aus NaCl und KCl zusätzlich mit dem Cobaltglas beobachtet werden.

1.2.                  Benötigte Materialien / Chemikalien


Bunsenbrenner

Spatel

Magnesiastäbchen

Porzellanschale

Handspektroskop

Salze: LiCl, CaCl2, Ba(NO3)2, NaCl, KCl, SrCl2

demin. Wasser

1.3.                  Durchführung


Zunächst wurden etwa 2 Spatelspitzen des jeweiligen zu untersuchenden Salzes in die Porzellanschale überführt. Anschließend versetzte man sie mit etwas demin. Wassers.

Das Magnesiastäbchen wurde in der Brennerflamme ausgeglüht (zur Vermeidung möglicher Fehlerquellen wie Verunreinigung) und anschließend in die Salzlösung getaucht. Das Stäbchen mit der Stoffprobe wurde dann in die nicht leuchtende Flamme des Brenners gehalten, dabei war zu beachten, den Brenner leicht schräg zuhalten, damit keine Tropfen der Probe in den Brenner gelangten da diese das Ergebnis hätten verfälschen können.

Laut Skriptanweisung waren die zu beobachtenden Farben und Spektrallinien zu notieren.

Diesen Vorgang wiederholte man bei jedem Salz.

Zuzüglich wurde eine Mischung aus NaCl und KCl mittels Cobaltglas beobachtet.


1.4.                  Beobachtungen


Probe

Auge

Handspektroskop

Cobaltglas

LiCl

rot

rot

-

CaCl2

ziegelrot (entspricht orangerot)

rot / grün

-

Ba(NO3)2

grün

grün

-

NaCl

gelb

gelb

-

KCl

violett

rot / violett

-

SrCl2

rot (intensiv)

rot

-

NaCl + KCl Gemisch



gelb / violett

1.5.                  Auswertung


Elektronen werden in einer Strahlungsquelle thermisch vom Grundniveau auf ein höheres Energieniveau angeregt. Bei der Rückkehr in ein niedriges Energieniveau wird elektromagnetische Strahlung entsprechen der Energie E=E2-E1 emittiert.

Da die Energie in den einzelnen Niveaus diskret ist, ist auch die Energie der emittierten Strahlung diskret. Es entstehen also mehrere, sehr scharfe Emissionslinien bei diskreten Wellenlängen, die in einem Spektralphotometer aufgetrennt und registriert werden. In unserem Fall handelte es sic.....[read full text]

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Bei diesem Versuch sollte durch Fällungsreaktionen herausgefunden werden, welches Anion mit dem Ba2+ reagiert und dabei einen schwerlöslichen Niederschlag bildet.


2.2.                  benötigte Materialien und Chemikalien


6x Ragenzgläser + Reagenzglasständer

Messpipette incl. Bellusball

Pasteurpipette

Bechergläser

Spatel

Präzisionswaage

BaCl2, Na2SO4, NaCl, NaPO4, KNO3, AgNO3, H2SO4


2.3.                  Durchführung


Bei den einzelnen Chemikalien wurden zuvor die benötigten Massen / Volumina rechnerisch ermittelt.


Chemikalien

(g/mol)

(ml)

(g) bzw (ml) für 0,1 M Lsg.

Beobachtungen

BaCl2

244

50

1,22g


Na2SO4

322

20

0,64g

weißer Niederschlag

NaCl

58,44

20

0,12g

keine Reaktion

NaPO4

380

20

0,76g

weißer Niederschlag

KNO3

101,1

20

0,20g

keine Reaktion

AgNO3

169,87

20

11,30 ml

weißer Niederschlag

H2SO4

98,07

20

2,00 ml

weißer Niederschlag

Als erstes wurde eine Lösung aus 50 ml BaCl2 (0,1 m ) angesetzt und jeweils 3 ml in die Reagenzgläser vorgelegt. Anschließend wurden die Lösungen der jeweils zu untersuchenden Proben hergestellt.

Mit der Pasteurpipette wurden wenige Tropfen der jeweiligen Probe der BaCl2 Lösung zugeführt und anschließend das zu beobachtende Ergebnis notiert.

Diesen Vorgang wiederholte man bei jeder Probe!


2.4.                  Auswertung


Fällungsreaktionen dienen zum Nachweis un- bzw. schwerlöslicher Stoffe. Im vorliegendem Versuch erkanntet man bei schwerlöslichen Stoffen einen (weißen) Niederschlag, das Produkt fiel aus.


Die Auswertung incl. der Reaktionsgleichung (in Ionenschreibweise) erfolgt f.....

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Sowohl KCl als auch BaNO3 sind in Wasser löslich und bilden keinen Niederschlag. Alle Ionen blieben in der Lösung gelöst.



5.               BaCl2 mit AgNO3


Das Silber-Ion hat sich mit dem Chlorid – Ion zu Silberchlorid verbunden und einen weißen Niederschlag gebildet. Das schwer lösliche Silberchlorid entstand.


6.               BaCl2 mit H2SO4


Bei der Verbindung vom Barium-Kation mit dem Sulfat-Anion entstand Bariumsulfat. Ein weißer Niederschlag war zu erkennen. Bariumsulfat wurde gebildet.


3.    Energieumsatz bei chem. Reaktionen



3.1.                  Aufgabenstellung


Ziel des Experimentes war es, herauszufinden, welches Element (Eisen oder Kupfer) die größere Neigung aufweist mit Sauerstoff eine Verbindung einzugehen. Weiterhin sollte aufgeklärt werden, warum es sich bei diesem Vorgang um eine exotherme Reaktion handelte.


3.2.                  Benötigte Materialien


Reagenzglas

Reagenzglasklammer

Bunsenbrenner

Analysewaage

Spatel

Porze.....

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3.5.                  Auswertung


Nach dem Erkalten erkannte man das sich abgesetzte rotbraune Kupfer.

Durch die beschriebene Reaktion wird das Kupferoxid durch das Eisen zu elementarem Kupfer  reduziert. Das Eisen wird zu Eisenoxid oxidiert, da Eisen die größere Neigung aufweist eine Verbindung mit Sauerstoff einzugehen.

Je stärker ein Metallion als Oxidationsmittel, in unserem Fall das CuO, wirkt, desto edler ist dieses Metall.


Reaktionsgleichung: Redoxreaktion


Die Formeln wurden mit dem Programm ChemSketch erstellt.

Oxidation:

Reduktion:

Gesamtgleichung:


Für diese Reaktion wurde Aktivierungsenergie benötigt. Es handelt sich dabei um denjenigen Energiebetrag, der notwendig ist, um die chemische Reaktion einzuleiten.

Da das Reaktionsgemisch ohne weitere Wärmezufuhr begonnen hat zu glühen, ist dies der Beweis dafür, das Energie frei geworden ist und es sich somit um eine exotherme Reaktion handelte.


4.    Massenumsatz bei chem. Reaktionen

4.1.                  Aufgabenstellung


Bei diesem Experiment sollte ermittelt werden, ob Verbrennung zwangsläufig auch ein Massenverlust bedeutet.


4.2.                  Benötigte Mat.....


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Die Formel wurden mit dem Programm ChemSketch erstellt.


Verbrennung von Holz:


Bei der Verbrennung von Holz wird in erster Linie die im Holz gespeicherte Energie in thermische Energie und Lichtenergie umgewandelt. Diese Energie wird in Form von Wärme und Licht an die Umgebung abgegeben.

Die Verbrennung erfolgt unter Verbrauch von Sauerstoff und es entsteht Kohlenstoffdioxid.


Warum ist Asche leichter?


Metalle reagieren bei der Verbrennung zu Feststoffen, Nichtmetalle dagegen zu gasförmigen Stoffen. Bei der Verbrennung von Holz entsteht Kohlenstoffdioxid. Der Kohlenstoffanteil des Holzes wird vom Luftsauerstoff oxidiert.


Die Formel wurden mit dem Programm ChemSketch erstellt.


Warum wird Eisenwolle und nicht Eisenblech verwendet?


Je mehr Oberfläche im Verhältnis zur Masse vorhanden ist, je größer ist das Verbrennungsergebnis. Die Wolle weist eine größere Angriffsfläche auf als das Blech und kann schneller mit dem Sauerstoff reagieren. Der Verbrennungsprozess des Eisenbleches erfolgt daher nur sehr langsam.....




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