1 Analyse einer Steinsalz-Leuchte Identifizierung auf Stoff-Ebene Stand 09.03.2015

Vorausgesetzte Fertigkeiten Umgang mit dem Gasbrenner Umgang mit dem Tüpfelraster (laminierte Pipettierfelder)

Erklärungen Rote Schrift: Aufgabenstellung für dich … zum Nachdenken (Einzelarbeit) bzw. Diskutieren mit deinem Partner. … zum (zusätzlichen) Notieren auf dem Arbeitsblatt. Du findest dort die Aufgabe nochmals aufgeschrieben. … zum Experimentieren. … zum Arbeiten mit Modellen. Blaue Schrift: Hilfen zu gestellten Aufgaben. Grüne Schrift: Lösungen der Aufgaben. ?

Analyse einer Steinsalz-Leuchte Gespräch in der Pause Lena: „Zu meinem Geburtstag habe ich von meiner Oma eine Salzleuchte geschenkt bekommen. Diese strahlt in einem tollen orangen Ton. Sicher ist sie aus einem ganz wertvollen Stoff hergestellt. Vielleicht ist sie aus Alabaster oder einem Edelstein?“ Lukas: „Ich will dich ja nicht enttäuschen, aber Salzlampen bestehen aus Steinsalz, also hauptsächlich aus Kochsalz.“ Was meinst du: Hat Lukas recht? Besteht Steinsalz wirklich hauptsächlich aus Kochsalz? Plane ein Experiment, das einen Hinweis darauf geben kann, dass Steinsalz Kochsalz enthält.

Hilfe Bei Kochsalz handelt es sich um eine Natriumverbindung. Mit Hilfe des Brenners ist es möglich, Natriumsalze nachzuweisen. Notiere deine Überlegungen!

Lösung Kochsalz hat den chemischen Namen Natriumchlorid. Mit Hilfe der Flammenfärbung kann man Natriumsalze nachweisen (Teilchenebene: Natrium-Ionen [Na+]). Die rauschende Brennerflamme färbt sich dabei orangegelb. Beschreibe, wie du beim Nachweis des Natriumsalzes mit Hilfe der Flammenfärbung vorgehst.

Hilfe Durchführung der Flammenfärbung: Material: Salzproben, Magnesiastäbchen, Wasser, Brenner, Feuerzeug, Schutzbrille Durchführung: Magnesiastäbchen ausglühen, dann kurz in Wasser, danach in die Salzprobe tauchen (es soll etwas Salz am Stäbchen haften bleiben). Magnesiastäbchen in die nicht leuchtende Brennerflamme halten. Abwarten, bis keine Flammenfärbung mehr zu beobachten ist. Überprüfe mit Hilfe der Flammenfärbung, ob es sich bei der Steinsalz-Leuchte um Kochsalz handeln kann. Blindprobe nicht vergessen!

Lösung Beobachtung: Flammenfärbung mit Steinsalzprobe: orangegelbe Färbung. Blindprobe: Flammenfärbung mit reinem Kochsalz (Natriumchlorid): orangegelbe Färbung Ergebnis: Das Steinsalz der Salzlampen enthält Kochsalz.

Analyse einer Steinsalz-Probe Lukas hatte Recht. Die Salzlampe besteht also hauptsächlich aus Kochsalz. Lena hat hierzu aber einen Einwand. Lena: „Woher willst du wissen, dass es wirklich Kochsalz ist? Du hast doch nur die Natrium-Ionen nachgewiesen. Es könnte sich doch auch um eine anderes Natriumsalz handeln!“ Um die Chlorid-Ionen im Kochsalz nachzuweisen, braucht man ein weiteres Nachweisreagenz. Überlege, welche Bedingungen ein Nachweisreagenz allgemein erfüllen muss. Leite daraus eine Definition für „Nachweisreagenz" ab.

Lösung Ein Nachweisreagenz reagiert mit dem nachzuweisenden Stoff in einer unverwechselbaren und gut erkennbaren Weise. Kein anderer Stoff darf mit dem Nachweisreagenz die gleiche Reaktion zeigen.

Analyse einer Steinsalz-Leuchte Lena holt aus ihrem Chemie-Experimentierkasten eine Reihe von Salzlösungen. Darunter befinden sich die Lösungen folgender Salze: Kaliumnitrat Silbernitrat Natriumsulfat Natriumsulfit Lukas ist noch nicht ganz klar, was Lena vor hat. Hilf Lukas auf die Sprünge. ? Plane eine Versuchsreihe, um herauszufinden, welche der drei obigen Lösungen sich als Nachweisreagenz für Chloride (Teilchenebene: Chlorid-Ionen [Cl-]) eignet. Notiere deine Überlegungen.

Hilfe Materialien: Natriumchlorid, Tüpfelraster, Spatel, 2 Tropfpipetten, Schnappdeckelglas, Glasstab, Schutzbrille, Silbernitrat-Lösung, in Tropffläschchen: VE-Wasser, Schwefelsäure, Kaliumnitrat-Lösung, Natriumsulfat-Lösung, Natriumsulfit-Lösung Durchführung: Stelle im Schnappdeckelglas eine Natriumchlorid-Lösung her. Für den Chlorid-Nachweis muss die Lösung sauer sein. Trage jeweils 3 Tropfen der Schwefelsäure-Lösung auf das Tüpfelraster auf, darauf je 1 Tropfen Natriumchlorid-Lösung (waagerechte schwarze Felder 1 A-D). Verrühre die zwei Lösungen mit dem Glasstab. Teste jeweils die Reaktion mit den möglichen Nachweisreagenzien (gib jeweils 1 Tropfen hinzu). Führe den Versuch durch. Trage die Ergebnisse in das Tüpfelraster auf dem Arbeitsblatt ein. Benenne das Nachweisreagenz für Chlorid-Ionen.

Lösung Geeignetes Nachweis-Reagenz für Chloride (TE: Chlorid-Ionen): Silbernitrat-Lösung. Nur beim Zutropfen von Silbernitrat-Lösung bildet sich bei Natriumchlorid ein weißer Niederschlag, der im Licht (langsam) dunkel wird. Bei dem Niederschlag handelt es sich um ein schwer lösliches Salz. Unter einem Niederschlag versteht man ein schwer lösliches Salz, das sich in einer Lösung absetzt, d.h. es fällt aus der Lösung aus. Reaktionen, bei denen solche Niederschläge entstehen, nennt man daher Fällungsreaktionen. Silbernitrat-Lösung reagiert mit Lösungen von Chloriden in einer Fällungsreaktion: Es entsteht ein weißer Niederschlag. Diese Fällungsreaktion ist charakteristisch für Chloride. Sie dient daher als Nachweis-Reaktion für Chloride.

Alles verstanden? Lena fragt Lukas verdutzt: „Wie kannst du dir so sicher sein, dass Silbernitrat-Lösung wirklich die Chlorid-Ionen nachweist? Könnte es nicht auch sein, dass die Natrium-Ionen mit der Silbernitrat-Lösung einen Niederschlag bilden?“ Lukas antwortet: „Mit Hilfe des Ergebnisses auf dem Tüpfelraster kannst du deine Frage selbst beantworten.“ Schlüpfe in die Rolle von Lena. Erkläre anhand des Versuchs-Ergebnisses, warum mit Silbernitrat-Lösung Chlorid-Ionen und NICHT etwa Natrium-Ionen nachgewiesen werden können.

Hilfe Überprüfe deine Vermutungen notfalls durch ein weiteres Experiment. Verwende Salzlösungen und Tüpfelraster.

Lösung Natriumsulfat-Lösung und Natriumsulfit-Lösung geben mit Silbernitrat-Lösung (in saurer Lösung) keinen Niederschlag. Nur Natriumchlorid-Lösung ergibt einen Niederschlag. Daher kann nicht das Natrium-Ion Ursache für den erkennbaren Niederschlag sein. Die Ursache für den Niederschlag muss daher das Chlorid-Ion sein.

Analyse einer Steinsalz-Leuchte Lena: „Jetzt zählt´s! Testen wir die Salzleuchte mit Silbernitrat-Lösung.“ Lukas schlägt mit dem Hammer auf der Unterseite ein kleines Stückchen ab und zerkleinert es im Mörser. Beide führen mit dem Pulver der Salzlampe den Chlorid-Nachweis durch. Führe mit Salzlampen-Material den Chlorid-Nachweis durch: In der Kiste findest du ein Glas mit kleinen Salzlampenkrümeln. Zermörsere einige davon und löse das Pulver in wenig Wasser (Schnappdeckelglas, schütteln). Falls eine klare, farblose Lösung entstanden ist, kannst du den Versuch auf dem Tüpfelraster durchführen. Hat sich ein Bodensatz gebildet, so gieße die darüber stehende Lösung ab und führe mit ihr den Nachweis auf Chlorid-Ionen durch. Enthält die Salzlampe nun Natriumchlorid oder nicht?

Lösung Versuchsbeobachtung: Das gelöste Salzlampen-Material gibt mit Silbernitrat-Lösung einen weißen Niederschlag. Versuchsergebnis: Der Chlorid-Nachweis mit dem Material der Salzlampe ist positiv. Da auch der Natrium-Nachweis positiv war, enthält die Lampe tatsächlich Natriumchlorid (Kochsalz).

Kochsalz-Nachweise In der Kiste findest du noch verschiedene andere aus dem Alltag bekannte Stoffe. Finde experimentell heraus, welche dieser Alltagsstoffe Kochsalz (Natriumchlorid) enthalten. Gehe dabei vor wie mit dem Salzlampen-Material. Protokolliere die Ergebnisse in Tabellenform.

Hilfe Beachte, dass du sowohl das Natrium-Ion als auch das Chlorid-Ion nachweisen musst, um den Inhaltsstoff Kochsalz als Ganzes sicher nachweisen zu können. Zum Natrium-Ionen-Nachweis kannst du die Feststoffe verwenden.

Fällungsreaktionen Lena: „Warum sind manche Salze unlöslich in Wasser? Und welches Salz entsteht eigentlich bei der Reaktion von Silbernitrat-Lösung mit Natriumchlorid-Lösung?“ Lukas: „Ich wurde gerne wissen, wie man Sulfat-Ionen nachweist.“ Felix: „Ich denke, zur Beantwortung der Fragen müssen wir wohl noch mehr wissen, z.B. was sich dabei auf der Teilchen-Ebene abspielt. Oder, wie die Reaktionsgleichung lautet.“ Nimm dazu Anleitungsheft 2 (blau) zur Hand, um die Vorgänge auf Teilchen-Ebene zu erfahren. Nimm Anleitungsheft 3 (rosa) und die nächste Kiste zur Hand, um weitere Nachweise durch Fällungsreaktionen kennen zu lernen.

Diese Anleitung wurde entworfen von Silke Langenberger, Renate Kiesewetter, Ute Weinrich im Rahmen des AK Selbstgesteuertes Lernen in der Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Februar 2014