Analyse einer Steinsalz-Leuchte Die Fällungsreaktion auf Teilchen-Ebene Stand 12.11.2018

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Aus der Erfahrungskiste… …„Analyse einer Steinsalzleuchte“ kennst du den Nachweis von Chlorid-Anionen über die Fällung mit Silbernitrat-Lösung. Du erinnerst dich aber auch, dass die Silbernitrat-Lösung nur mit solchen Salzen einen Niederschlag ergab, die Chlorid-Anionen enthielten, nicht jedoch mit Sulfat-, Sulfit- oder Nitrat-Anionen.

Wieso nur Chlorid-Anionen? Mit dieser Mappe kannst du erklären, warum Silbernitrat-Lösung ein spezifisches Nachweisreagenz für Chlorid-Anionen ist.

Modelle in der Chemie Immer, wenn die Frage nach dem Warum auftaucht, musst du dich in der Chemie auf die Teilchenebene begeben, dann findest du die Erklärungen. Weil man Teilchen (Atome, Moleküle, Ionen) grundsätzlich nicht sehen kann, muss man sich mit Modellen behelfen. Auf der nächsten Seite lernst du ein für diesen Fall hilfreiches Modell kennen.

Die Legende. Du findest folgende Kärtchen vor: Diese Kärtchen bedeuten „Wasserteilchen“. Die 4 abgebildeten stehen für „viele Wasserteilchen“. Anionen, z.B. das Chlorid-Anion. Der gefärbte Rand steht für „besondere Eigenschaft“, die man nicht näher kennen muss. Genauso bei Kationen. Die sind meistens kleiner als Anionen, was hier aber keine Rolle spielt. Das besondere Silber-Kation hat gleich mehrere Farben, also mehrere „besondere Eigenschaften“.

Aufgabe 1 von 5 Lege mit den Kärtchen die beiden Reinstoffe: Kochsalz (mit insgesamt 4 Kärtchen), Wasser (mit 4 Kärtchen).

In einem Salz im festen Aggregatzustand (1) bilden Kationen und Anionen ein Ionengitter. Das Muster (1) wird sehr oft wiederholt. Wasser (2) ist im flüssigen Aggregatzustand nicht ganz so regelmäßig gebaut wie es im Modell aussieht, das ist aber in diesem Fall nicht so wichtig. 1 Cl- Na+ 2 Wenn deine Kärtchen alle in einer Reihe liegen ist das auch richtig.

Aufgabe 2 von 5 Lege nun nur mit den vorhin verwendeten Kärtchen folgende beiden Fälle: Dein Kochsalz-Kriställchen wird ins Wasser gegeben (und ist noch nicht gelöst). Das Kochsalz-Kriställchen hat sich in Wasser gelöst.

Ganz zu Beginn liegt das Kriställchen Kochsalz noch unverändert im Wasser (3). Nachdem es sich gelöst hat, trennen sich die Ionen voneinander. Sie liegen nun als frei bewegliche Ionen irgendwo regellos vor und sind jeweils von einer Hülle aus Wasser-Molekülen umgeben (4). 3 O H H Cl- Na+ O H H Cl- Na+ 4

Aufgabe 3 von 5 Du hast anschließend die Silbernitrat-Lösung zur Hand genommen. Lass das Modell der Kochsalz-Lösung stehen. Stelle daneben die Silbernitrat-Lösung mit Hilfe des bekannten Modells dar.

Da in beiden Fällen eine Lösung vorliegt, sind die Silber-Kationen und die Nitrat-Anionen auch frei beweglich und von einer Hülle aus Wasser-Molekülen umgeben. Beide Modelle benötigst du später noch. O H H Ag+ NO3- Cl- Na+

Jetzt benötigst du noch folgende Informationen: Treffen mehrere Anionen- und Kationen-Sorten aufeinander, so kann der Fall eintreten, dass manche ihre Hüllen aus Wasser-Molekülen abwerfen und zu einem sehr stabilen Ionengitter zusammentreten. Man sieht das auf der Stoffebene als Trübung und sagt: „Es fällt ein Niederschlag aus“ oder „ein schwer lösliches Salz setzt sich ab“. Du hast diesen Fall bei der Erfahrungskiste „Analyse einer Steinsalzleuchte“ als weiße Trübung schon beobachten können.

Und weiter: Ob eine Anionen- und eine Kationen-Sorten zu einem sehr stabilen Ionengitter zusammentreten, können Chemiker an mehreren Eigenschaften dieser Ionen ablesen. Für dich sind diese Eigenschaften als farbiger Rand im Ionen-Modell dargestellt. Sobald ein Kation und ein Anion die gleiche Farbe im Rand zeigen, treten sie zu einem stabilen Ionengitter zusammen.

Aufgabe 4 von 5 Deine Modelle für die Lösungen sehen im Moment so aus: Nun werden die beiden Lösungen vermischt, wie du es auf Stoffebene auf der Tüpfelplatte getan hast. O H H Ag+ NO3- Cl- Na+ Stelle als ersten Schritt nur das Mischen der beiden Lösungen mit Hilfe der Modelle dar.

Sieht dein Ergebnis so ähnlich aus Sieht dein Ergebnis so ähnlich aus? Viele andere (unregelmäßige) Anordnungen sind genauso richtig. O H H Cl- Na+ Ag+ NO3-

Aufgabe 5 von 5 Erst jetzt sollst du entscheiden, welche Kationen und Anionen am besten zueinander passen. Denke an die Randfarben. Stelle nun im zweiten Schritt mit Hilfe der Modelle dar, wie die Lösung nach dem Zusammenfinden von bestimmten Ionen aussieht.

Sieht deine Darstellung etwa so aus? Cl- Ag+ O H H Na+ NO3- Auf der nächsten Seite erfährst du, was es bedeutet.

Die Modell-Darstellung bedeutet: Die Chlorid-Anionen und die Silber-Kationen finden sich zu einem sehr stabilen Ionengitter zusammen, weil sie dieselbe grüne Farbe am Rand haben. Sie stoßen ihre Wasser-Hülle ab. Die Nitrat-Anionen und die Natrium-Kationen haben unterschiedliche Farben am Rand. Sie behalten ihre Wasser-Hüllen.

Das bedeutet auf Stoffebene: Die Chlorid-Anionen und die Silber-Kationen bilden ein sehr stabiles Salz und fallen als weißer Niederschlag aus. Dieser sammelt sich am Boden des Gefäßes. Die Nitrat-Anionen und die Natrium-Kationen bleiben in Wasser gelöst.

Das schreibt man so auf: Na+aq + Cl-aq + Ag+aq + NO3-aq → AgCl↓ + Na+aq + NO3-aq Dabei bedeuten… aq (Abkürzung für lat. Aqua = Wasser), dass die Ionen gelöst, also mit Wasser-Hülle, vorliegen; der Pfeil ↓, dass das Salz auf den Boden sinkt, „ausfällt“, weil es unlöslich in dieser Wassermenge ist. Notiere diese Gleichung in dein Labor-Tagebuch.

Das sollte bleiben: Wenn ein Salz in Wasser gelöst wird, gehen seine Anionen und Kationen auseinander und umgeben sich mit einer Wasser-Hülle. Kommen weitere Ionen in eine Lösung dazu, die auf Grund besonderer Eigenschaften sehr gut zueinander passen, werfen die passenden Ionen die Wasserhülle ab und finden sich zu festen Ionengittern zusammen. Diese sinken als Niederschlag auf den Boden des Gefäßes ab.

In der Mappe finden sich auch Modell-Kärtchen für Sulfid-Anionen. Teste dich selbst In der Mappe finden sich auch Modell-Kärtchen für Sulfid-Anionen. Entscheide, ob Sulfid-Anionen mit Silber-Kationen einen Niederschlag bilden würden.

Silber-Kationen bilden auch mit Sulfid-Anionen einen Niederschlag. Dass zwei Silber-Kationen da sind liegt an der Ladung, aber das ist im Moment nicht so wichtig. Und keine Sorge: Der Nachweis von Chlorid-Anionen ist immer noch eindeutig, denn Silberchlorid ist weiß und Silbersulfid ist schwarz. S2-

Was du heute mit dieser Mappe gelernt hast… …kannst du im Alltag brauchen. Wenn dein Silberschmuck nicht mehr schön glänzt, liegt es meistens daran, dass sich auf der Oberfläche durch Kontakt mit der Haut eine dünne Schicht schwarzes Silbersulfid gebildet hat. Der Juwelier hat eine Lösung, in die man Silberschmuck nur wenige Sekunden eintauchen muss, damit das Silbersulfid entfernt wird und der Schmuck wieder schön glänzt.

Selbsteinschätzung Wie sicher kannst du erklären, warum Silber-Kationen und Chlorid-Anionen einen Niederschlag bilden? Hast du ein grünes Smiley gewählt, freu dich, alles perfekt. Hast du ein gelbes Smiley gewählt, kannst du ab S. 13 der Erklärung nochmal folgen. Hast du ein rotes Smiley gewählt, frag den Betreuer bzw. Lehrer nach einem Rat.

Stecke alle Ionen-Karten zurück in den Umschlag.

Diese Anleitung wurde gefertigt von Renate Kiesewetter, Silke Langenberger und Ute Weinrich. Im Rahmen des AK Selbst Organisiertes Lernen (SOL) in der Abteilung für Didaktik der Chemie an der Universität Bayreuth. Bildernachweis: Alle Bilder und Graphiken wurden in der Abteilung Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth erstellt.