Ziel dieser Experimente war erstens, eine Probe der Oxidationszone auf Fe2+- und Fe3+-Ionen zu untersuchen, und zweitens, durch hydrochemische Messungen die Menge von Ca und Mg in einem Gewässer der Braundüne, einem Dünensee und von der Nordsee zu bestimmen. Alle Experimente sind detailliert dokumentiert und ausgewertet.
Noah Näf 2016
2
Kristalle dazugegeben und geschüttelt. Dabei entfärbt sich die Flüssigkeit und wird
leicht orange.
Experiment 2: Hydrochemische Messungen:
Es werden Wasserproben in der Braundüne von einem grossen Dünensee und von der
Nordsee (Amrum) entommen. Temperatur, Dichte, Salzgehalt und der pH-Wert des
Wassers wird vor Ort (von der Lehrperson) ermittelt und notiert (siehe Tabelle unten).
Im Feldlabor werden die Nitrat-, Silikat-, Calcium- und Magnesiummengen und die Här-
te des Wassers ermittelt. Im Folgenden ist nur die Ermittlung der Calcium- und Magne-
siummengen beschrieben. Alle anderen Messergebnisse wurden von anderen Gruppen
ermittelt, sind jedoch der Vollständigkeit halber auch in der Tabelle aufgeführt.
Ermittlung der Ca
2+
Menge:
Von den Wasserproben der Braundüne, des grossen Dünensees und der Nordsee (Am-
rum) werden wieder jeweils 5ml in ein RG gegeben. Danach werden 5 Tropfen R1Ca
dazugegeben, das RG wird geschüttelt. Nach einer Minute ist die Flüssigkeit der
Braundüne gelblich trübe, die des grossen Dünensees bleibt unverändert und die der
Nordsee ist nur leicht trübe. Nun wird in jedem RG ein kleiner Messlöffel R2Ca aufge-
löst. Dadurch wird die Flüssigkeit der Braundüne und die des grossen Dünensees dun-
kelviolette. Diejenige der Nordsee wird pink. Nun werden in jedes RG so viele Tropfen
R3Ca dazugegeben, bis sich die Flüssigkeit blau färbt. Nach jeder einzelnen Tropfen-
zugabe wird das RG geschüttelt. Für die Wasserproben der Braundüne und des gros-
sen Dünensees werden jeweils 2 Tropfen benötigt. Für die Wasserprobe der Nordsee
werden 10 Tropfen benötigt. Pro dazugegebenen Tropfen sind 20 mg/L Ca
2+
in der
Wasserprobe enthalten. Demnach enthält die Wasserprobe der Braundüne und des
grossen Dünensees 40 mg/L Ca
2+
, die der Nordsee 200 mg/L Ca
2+
.
Ermittlung der Ca
2+
+Mg
2+
Menge:
Von den Wasserproben der Braundüne, des grossen Dünensees und der Nordsee (Am-
rum) werden jeweils 5ml in ein RG gegeben. Danach werden 5 Tropfen R1Mg dazuge-
geben, das RG wird geschüttelt. Nach einer Minute sind die Flüssigkeiten in allen RGs
orange-rot. Nun werden in jedes RG so viele Tropfen R2Mg dazugegeben, bis sich die
Flüssigkeit grün färbt. Nach jeder einzelnen Tropfenzugabe wird das RG geschüttelt.
Für die Wasserproben der Braundüne und des grossen Dünensees wird jeweils 1 Trop-
fen benötigt. Für die Wasserprobe der Nordsee werden 14 Tropfen benötigt.
Pro dazugegebenen Tropfen sind 100 mg/L Ca
2+
+Mg
2+
in der Wasserprobe enthalten.
Demnach enthält die Wasserprobe der Braundüne und des grossen Dünensees 100
mg/L Ca
2+
+Mg
2+
, die der Nordsee 1400 mg/L Ca
2+
+Mg
2+
.
Um nun die Menge des Magnesiums zu berechnen, wird die Calciummenge von der
Calcium-Magnesiummenge abgezogen. Die Wasserprobe der Braundüne und des
grossen Dünensees enthält also 60 mg/L Mg
2+
, die der Nordsee 1200 mg/L Mg
2+
.
Noah Näf 2016
3
Übersicht aller Messwerte:
Ort, Datum, Uhrzeit
Temp.
[°C]
Dichte
[g/cm
3
]
Salzgehalt
[%]
pH
Härte
[°dH]
Nitrat
[mg/l]
Silikat
[mg/l]
Calcium
[mg/l]
Magnesium
[mg/l]
Braundüne,
11.4.2016,17:00
10.2
0.997
<1
6.08
2
0.8
2.5
40
60
Grosser Dünensee,
11.4.2016, 17:40
13.3
0.996
<1
6.81
1
0.8
1.2
40
60
Nordsee Amrum,
11.4.2016, 18:25
11.6
1.021
2.6
6.05
4
0.6
0.2
200
1200
Nordsee Helgoland,
15.4.2016, 14:05
10.6
1.026
3.4
6.61
-
-
-
-
-
Auswertung:
Experiment 1:
Da das Bleiacetatpapier sich nicht bräunlich verfärbt, und die Flüssigkeit nicht nach fau-
len Eiern riecht, enthält die Lösung kein Schwefelwasserstoff. Das ist typisch für eine
Probe der Oxidationszone im Schlickwatt. Denn nur in der Reduktionszone bauen Bak-
terien Schwefelverbindungen zu Schwefelwasserstoff (H
2
S) ab, welcher dann mit Fe
2+
-
Ionen Eisen(II)-sulfid (FeS) bildet.
Im Schullabor wurde vor der Nordseereise der Eisensulfid Nachweis durchgeführt. Da-
bei wurde in der Mini-Gasentwicklungsapperatur durch das Zusammengeben von Ei-
sensulfatlösung und 10-prozentiger Salzsäure Schwefelwasserstoff hergestellt.
Die Reaktionsgleichung dazu lautet: FeS (aq) +
2 HCL FeCl
2
+ H
2
S
Doch zurück zu dem im Feldlabor durchgeführten Experiment: Das Verfärben der Lö-
sung im 1. RG zu einem Grünbraun, nach der Beigabe von rotem Blutlaugensalz, deu-
tet daraufhin, dass Fe
3+
-Ionen in der Lösung vorhanden sind. Nachdem man Vitamin C
Kristalle beigegeben hat reduzieren sich die Fe
3+
-Ionen zu Fe
2+
-Ionen. Dadurch verfärbt
sich die Lösung dunkelblau.
Die Verfärbung der Lösung im 2. RG zu einem Dunkelblau nach der Beigabe von gel-
bem Blutlaugensalz deutet daraufhin, dass Fe
3+
- und Fe
2+
Ionen in der Lösung vorhan-
den sind. Denn wenn man Vitamin C Kristalle dazugibt ändert sich die Farbe der Lö-
sung nicht.
Die Verfärbung der Lösung im 3. RG zu einem Blutrot nach der Beigabe von der Kali-
umthiocyanatlösung deutet wieder daraufhin, dass Fe
3+
-Ionen in der Lösung vorhanden
sind. Denn das gebildete Eisenthiocyanat Fe(SCN)
3
, bildet mit Wasser blutrot gefärbte
Komplexe.
Mit diesen Nachweisreaktionen wurde gezeigt, dass in der Oxidationszone nur Fe
3+
-
und keine Fe
2+
Ionen vorhanden sind. Dies liegt daran, dass in der Oxidationszone ge-
nug O
2
vorhanden ist, im Gegensatz zur Reduktionschicht, in der viel Co
2
durch Fäul-
nisprozesse entsteht. Durch das Co
2
werden Fe
3+
Ionen zu Fe
2+
Ionen reduziert. Die hat
eine andere Gruppe nachgewiesen, die den Reduktionshorizont untersucht hat.
Experiment 2:
Durch eine Konzentrationsumrechnung können die erhaltenen Nitrat und Silikat Werte
aus der Tabelle mit den Referenzwerten aus dem Skript verglichen werden.
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- Noah Näf (Author), 2016, Geo- und ökochemische Beobachtungen während einer Nordseereise. Ein Bericht, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/375425
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