Schulorientiertes Experimentieren im Chemieunterricht mit Alkali- und Erdalkalimetallen

Inhalt

Versuche mit Natrium

Versuch mit Lithium

Versuche mit Calcium und Magnesium

Technischer Kalkkreislauf

Flammenfärbung

Verwendete Quellen

Versuche mit Natrium

Quelle:

Tausch, von Wachtendonk; Chemie 2000+, Sek. 1 Gesamtband (Sek. 1), S. 104 LV5, S. 106 LV1

Ergänzende Versuchsvorschriften SOE 1, HRGe WS 2014/15

Durchführung:

S.104, LV5:

Ein erbsengroßes Stück Natrium wird entrindet und auf einer Magnesiarinne verbrannt. Der Schmelz- und Entzündungsvorgang sowie die Farbe der Flamme wird beobachtet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ergänzende Vorschriften zu LV5:

Das Verbrennungsprodukt aus LV5 wird in ein Becherglas mit Wasser gegeben. Die Lösung wird mit Phenolphthalein-Lösung versetzt.

S.106, LV1:

Ein vollständig entrindetes erbsengroßes Stück Natrium wird mit der Pinzette in eine Glaswanne gegeben, in der sich Wasser, etwas Spülmittel und einige Tropfen Phenolphthalein-Lösung befinden.

Beobachtung:

S.104, LV5:

Das entrindete, nun silbrig glänzende, Stückchen Natrium wird schmilzt beim Erhitzen, und bildet eine fast weiße Kugel, welche im weiteren Verlauf in eine gelbliche Flüssigkeit zerfließt und letztendlich anfängt unter Rauchentwicklung, gelblich zu brennen. Der Rückstand auf der Magnesiarinne ist grau/schwarz.

Ergänzende Vorschriften zu LV5:

Bei Kontakt des Rückstands mit dem Wasser im Becherglas beginnt es sofort zu zischen. Es bilden sich schaumähnliche Blasen am Metall, eine starke Gasbildung ist so zu beobachten. Dies erfolgt solange, bis der Rückstand vollständig gelöst ist, und eine klare Lösung, mit ganz leichten Schlieren durchzogen, zurückbleibt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mit der Zugabe von Phenolphthalein verfärbt sich die Lösung pink.

S.106, LV1:

Nachdem das silbrig glänzende Stückchen Natrium mit einer Pinzette vorsichtig in das Wasserbecken gegeben wurde, beginnt es sofort an zu reagieren. Es bildet eine weißliche Kugel, die zischent über die Wasseroberfläche sich bewegt. Hierbei ist eine Gasentwicklung zu beobachten. Das Wasser in der näheren Umgebung der Natriumkugel verfärbt sich pink. Gegen Ende der Reaktion fängt die Kugel Feuer und löst sich mit einem kleinen Knall auf.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fachliche Auswertung:

Natrium, als das zweite Alkalimetall im Periodensystem, ist bei Zimmertemperatur schnittfest. An einer frischen Schnittkante lässt sich seine charakteristische metallische Farbe erkennen, die bei Kontakt mit dem Luftsauerstoff, beziehungsweise auch mit der Luftfeuchtigkeit, schnell zu einer mattgrauen Kruste verkommt. Dies geschieht aufgrund der großen Reaktionsfreude des Natriums, welches unter anderem ein Kennzeichen der gesamten Elementfamilie ist. Um diese unerwünschte Reaktion beim Lager zu verhindern, wahrt man es in sauerstofffreier Flüssigkeit auf, meist wird hierzu Paraffinöl verwendet.

Im Vergleich zu anderen Metallen fällt auf, das die Dichte von Natrium nur ρ = 0,97 beträgt^[1], und somit geringer ist als die von Wasser (ρ = 0,998 )^[2]. Natrium kommt in zahlreichen Verbindungen oft in Gegenständen des Alltags vor. Doch obwohl wir zum Beispiel den Hinweis lesen „natriumarmes Wasser“ handelt es sich niemals um elementares Natrium. Es liegt entweder als Verbindung oder Ion vor.

In den vollzogenen Versuchen wird hauptsachlich das Reaktionsverhalten von Natrium demonstriert. In LV5 wird dieses erst entrindet und anschließend verbrannt. Der Vorgang des Entrindens zeigt deutlich, wie Natrium bereits mit der Luftfeuchtigkeit zu Natriumhydroxid reagiert. Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Diese Reaktion ließ sich beobachten, als die weißlich glänzende Schnittfläche wieder matt grau wurde. Beim anschließenden Erhitzen erreichen wir schnell den Schmelzpunkt von Natrium von 97 °C.^[3] Kurz darauf erreichen wir mithilfe des Bunsenbrenners die Flammtemperatur. Nun Reagiert das flüssige Natrium mit dem Luftsauerstoff zunächst zu Natriumperoxid, Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten welches aber zu weißem Natriumoxid zerfällt, Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten da es an der Luft instabil ist. Unser hergestelltes Natriumoxid wird im Anschluss zu LV5 in Wasser gelöst, wodurch Natriumhydroxid entsteht. Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Diese Reaktion ist ein exothermer Vorgang, wodurch das starke verdampfen des Wassers beim Eintauchen erklärt ist. Dass wir es nun mit einer basischen Lösung zu tun haben, zeigt uns unser Indikator, durch eine Violett Färbung an.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten^[4]

Das Natriumhydroxid dissoziiert im Wasser zu Natriumkationen und Hydroxidionen. Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Phenolphthalein zählt zu den Triphenylmethanfarbstoffen. Diese zeichnen sich durch ihre hohe Lichtintensität und Brillanz aus.^[5]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten^[6]

[...]

^[1] Aus „umwelt: chemie Gesamtband“, 2. Auflage des Klett-Verlags, vgl. S.184

^[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Eigenschaften_des_Wassers, Zugriff am 01.11.2014

^[3] http://de.wikipedia.org/wiki/Natrium Zugriff am 01.11.2014

^[4] Tausch, Chemie 2000+, Sek.1 Gesamtband, S. 70

^[5] Vgl. Tausch, Chemie 2000+, Sek.2 Gesamtband, S. 305

^[6] Tausch, Chemie 2000+, Sek.2 Gesamtband, S. 304