Ein Experimentalvortrag von Ines Hagmann & Stefanie Kern Die Luft Ein Experimentalvortrag von Ines Hagmann & Stefanie Kern

Gliederung Bezug zu den Bildungsstandards NWA Wissenswertes zur Luft Zusammensetzung der Luft Dichte der Luft Luftdruck Flüssige Luft Rolle der Luft bei der Verbrennung

1. Einordnung des Themas „Luft“ in die Bildungsstandards NWA (RS) „Luft“ im Rahmen des themenorientierten Unterrichts: Klassen 5-7 Exemplarische Reaktionen mit O2, CO2 und Metalle planen, durchführen, beschreiben Verbrennung als lebenswichtige Stoffänderung unter Beteiligung von O2 Stoffeigenschaften erkennen und einordnen

2. Wissenswertes zur Luft Homogenes Gemisch versch. Gase Gasförmig Farblos Sdp. und Smp. können nur näherungsweise angegeben werden (Gasgemisch) Sdp. ca. –194,3 °C (Vgl.: O2 = -183 °C, N2 = -196 °C)

3. Zusammensetzung der Luft 3.1 Bestandteile der Luft 3.2 Nachweis des O2 - Gehalts 3.3 Nachweis von O2 mit Phosphor 3.4 Nachweis von CO2 aus Atemluft 3.5 Nachweis von CO2

3.1 Bestandteile der Luft Variable Bestandteile: H2O, O3, NH3, SO2, CO, NO2, H2O2, SO3, Rn, Stäube und Aerosole

3.2 Nachweis des O2 – Gehalts Durchführung: 100 ml Luft über heiße Eisenwolle leiten. 2 Fe + O2  2 FeO Ergebnis: „Verbrauch“ des O2 ablesen => O2-Gehalt: etwa 20%

3.3 Nachweis von O2 mit Phosphor Durchführung: Weißer Phosphor entzünden und in die Glasglocke einführen; diese sofort verschließen. P4 + 5 O2  P4O10 Ergebnis: Wassersäule steigt, O2 wird verbraucht => Luft enthält O2 Hinweis: Versuch demonstriert nicht die quantitative Zusammensetzung der Luft. Verbrennungs-löffel Phosphor Stopfen Glasglocke Wanne Wasser

3.4 Nachweis von CO2 aus Atemluft Durchführung: Nachweis von CO2 durch Bildung von CaCO3: Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O Ergebnis: Nachweis durch Trübung des „Kalkwassers“.

3.5 Nachweis von CO2 Durchführung: Nachweis von CO2 durch Bildung von CaCO3: Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O Ergebnis: Im Prinzip: Nachweis von CO2 durch Trübung Aber: Keine Trübung erkennbar, da zu Wenig CO2 in Luft.

4. Dichte der Luft Durchführung: Glasgefäß wiegen: evakuiert mit Luft (100 ml) Ergebnis: Masse der Luftportion durch ihr Volumen dividieren: Dichte = Masse : Volumen (1,205 g/l bei 20°C) Unser Ergebnis: 1,09 g/l

5. Luftdruck 5.1 Eine Dose bekommt Dellen 5.2 Ein Luftballon füllt sich selbst 5.3 Messung mit Barometer

5.1 Eine Dose bekommt Dellen Durchführung: Erwärmte Luft dehnt sich aus, beim Abkühlen zieht sie sich Zusammen. Ergebnis: Implosion

5.2 Ein Luftballon füllt sich selbst Durchführung: Kalte Luft wird durch heißes Wasserbad erwärmt. Ergebnis: Heiße Luft dehnt sich Aus, Luftballon bläst sich auf.

5.3 Messung mit Barometer Durchführung: Rundkolben an Barometer anschließen und in Eiswasser tauchen in heißes Wasser tauchen

Ergebnis: Luftdruck proportional zur Temperatur

6. Flüssige Luft 6.1 Luftverflüssigung nach Linde 6.2 Luftverflüssigung mit flüssigem Stickstoff 6.3 Flüssige Luft fördert Verbrennung 6.4 Aufglühen einer Zigarette in flüssiger Luft

6.1 Luftverflüssigung nach Linde   Luft komprimieren  Erwärmung mit Kühlwasser auf Normaldruck expandieren  Abkühlung Kaltluft dient zum Vorkühlen der komprimierten Luft nach der Expansion wird diese noch kälter  flüssig

6.2 Luftverflüssigung mit flüssigem Stickstoff Durchführung: Mit flüssigem Stickstoff (- 196 °C) „Luft“ abkühlen. Ergebnis: Flüssige Luft (blau) Flüssiger O2 – 183 °C

6.3 Flüssige Luft fördert Verbrennung Durchführung: In die flüssige Luft wird eine glimmende Zigarette gegeben. Ergebnis: Flüssige Luft beschleunigt die Verbrennung der Zigarette.

6.4 Aufglühen einer Zigarette in flüssiger Luft Durchführung: Flüssigen Stickstoff in einen Topf geben. An die gebildeten Tropfen eine glimmende Zigarette halten. Ergebnis: Raureif entsteht durch Kondensation der Luftfeuchtigkeit. O2-Anteil der Luft kondensiert als Tropfen (O2 höhere Kondensationstemperatur als N2).

7. Rolle der Luft bei der Verbrennung Durchführung: Eisenwolle auf Balkenwaage verbrennen: 2 Fe + O2  2 FeO Ergebnis: Durch die Verbrennung wird die Eisenwolle oxidiert und somit schwerer.

Danke für die Aufmerksamkeit. ENDE Danke für die Aufmerksamkeit.