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Schülerversuch: Reaktion von Kupfer und Schwefel quantitativ

15. Januar 2009 Maik Riecken 11 Kommentare

Dies ist ein sehr bekannter Versuch zum Nachweis vom Gesetz der konstanten Proportionen. Dazu lässt man ein Kupferblech mit bekannter Masse mit Schwefel reagieren und wiegt das Produkt erneut. Dabei ist das Massenverhältnis von Kupfer und Schwefel im Idealfall konstant, da folgende Reaktion abläuft:

2Cu + S â†’ Cu₂S

Es reagieren also 32u Schwefel mit ca. 2x63,5u Kupfer (127u) (alle Werte gerundet), sodass man auf ein Massenverhältnis von ziemlich genau 4:1 ( m(Cu):m(S) ) kommt.

Dazu spannt man ein Reagenzglas mit wenig Schwefelpulver leicht schräg in ein Stativ ein. Jede Versuchsgruppe (je mehr Gruppen, desto besser), erhölt ein unterschiedlich großes Kupferblech. Dieses wird gewogen und so in das Reagenzglas eingeführt, dass es etwa 4–5cm über dem Schwefel zu liegen kommt. Dann werden sowohl der Schwefel als auch das Reagenzglas erhitzt. Man sollte den Ablauf dieses Experimentierteils einmal vorher mit den SuS üben (Vorstunde).

Durch eine vorbereitete Schülerhand kann der spannende Teil des Versuches so ablaufen:

Nette Versuche Kupfer, quantitativ, Schülerversuch, Schwefel

Die polare Atombindung und wie man sie erklären kann

14. November 2008 Maik Riecken 2 Kommentare

Elektronenverteilung im Chlorwasserstoffmolekül

Originalbild: http://de.wikipedia.org/wiki/Polare_Atombindung

Bei einer gewissen Differenz der EN-Werte beiden an einer kovalenten Bindung beteiligten Atome kann es dazu kommen, dass sich die Bindungselektronen bevorzugt am elektronegativeren Bindungspartner aufhalten, d.h. ihre Aufhaltwahrscheinlichkeit rund um diesen ist höher – das versteht ja kein Mensch.

Jugendliche gehen aber gerne in die Disko und in vielen Diskos kann man die tanzende Menge von oben beobachten. Nun gibt es in jeder Disko auch Frauen, die den sogenannten „einsamen Tanz“ zelebrieren (wer mehr darüber wissen mag, möge einmal nach dem Begriff googlen).

Machen wir einmal folgende Annahme:

In dieser Disko gibt es zwei Frauen, die 8m voneinander entfernt tanzen. Sie tanzen relativ ortsfest. Eine von beiden entspricht dem gängigen Schönheitsideal etwas mehr als die andere. Um sie herum tanzen zwei Männer, die innerhalb der Disko ständig ihren Platz wechseln, also z.B. Pogo tanzen – oder so. Wenn man diese kleine Gesellschaft nun 60 Minuten tanzen lässt und jede Minute ein Foto macht, wird man feststellen, dass man auf den 60 entstandenen Fotos bei der mehr dem Schönheitsideal entsprechenden Dame öfter einen Mann sieht als bei der anderen.

Die Frauen sind die Atomkerne (oder Atomrümpfe). Die Männer sind die Elekronen. Das verstehen viele SuS. Ich habe nach mehr solche Bilder auf Lager. Irgendwann mehr davon.

Chemieunterricht Analogie, Atombindung, Bild, Chemie, polar

Reduktion von Kupferoxid quantitativ

23. September 2008 Maik Riecken Kommentar hinterlassen

Das Gesetz von den konstanten Proportionen (Gesetz der konstanten Massenverhältnisse) lässt sich experimentell auf verschiedenste Weise nachweisen. Oft macht man beim Klassiker im Schülerversuch (Bildung von Kupfersulfid) ein längeres Gesicht, weil die Werte nicht besonders gut hinhauen.

Immer funktioniert hingegen der folgende Versuch, auch wenn dieser etwas höhere Ansprüche an den Experimentator stellt und daher nur als Lehrerversuch sinnvoll ist. Dabei wird Kupfer(II)oxid (schwarz) mit Hilfe von Wasserstoff zu elementarem Kupfer und Wasser reduziert gemäß:

CuO + H₂ â†’ Cu + H₂O

Das Wasser entsteht dabei in gasförmigem Aggregatzustand und „nimmt“ den Sauerstoff dadurch mit, sodass man durch Massenvergleich vor und nach der Reaktion das Massenverhältnis von Kupfer und Sauerstoff in der Verbindung Kupfer(II)oxid bestimmen kann.

Dazu verwende ich in der Luxusausstattung folgende Apparatur:

Reduktion von Kupferoxid

Legende:

Magnesiaschiffchen mit unterschiedlichen Stoffportionsmassen von Kupferoxid
Reaktionsrohr aus Quarzglas
Gasbrenner
Waschflasche
Wasserbad
Eisenwolle (locker gestopft)
gewinkeltes Glasrohr
Wasser oder Schwefelsäure (konz.) wenn der Wasserstoff getrocknet werden muss
U‑Rohr

Zunächst wird das Leergewicht aller Schiffchen auf der Feinwaage (d=0,01g) bestimmt. Danach füllt man jedes Schiffchen mit einer anderen Masse an Kupferoxid und wiegt erneut, sodass die Masse des eingefüllten Kupferoxids jeweils bekannt ist. Anschließend werden alle Schiffchen mit einer langen Pinzette in das schon waagerecht eingespannte Reaktionsrohr geschoben und die Apparatur verschlossen. Weiterlesen

Nette Versuche Gesetz der konstanten Proportionen, Kupferoxid, Reduktion, Versuch, Wasserstoff

Herr Riecken, ist das schlimm, wenn man Eier hat?

19. September 2008 Maik Riecken Ein Kommentar

Nun, so schlimm finde ich das eigentlich nicht. Das einzig Schlimme war der Verlust von fünf Minuten Unterrichtszeit, da sich die gesamte Klasse nach dieser Frage einer Schülerin an mich nicht wieder beruhigen mochte. Meiner Frau fiel später zu Hause dazu noch ein, dass die Frage nach den Eiern für Frauen allgemein auch bedeutsam werden kann, nunja.

Dabei ging es doch um etwas ganz anderes: Die Ärmste sollte lediglich etwas an die Tafel bringen, was intern bei mir unter Kugelwolkenmodell läuft und z.B. so aussehen kann:

Kugelwolkenmodell

Ihre Zeichnung war eben ein wenig „eierig“ und das fand sie schlimm – netter unfreiwilliger Kalauer. Mit dem Kugelwolkenmodell erkläre ich z.B. die Bedeutung von Strichen und Atomsymbolen innerhalb von Strukturformeln, wobei folgende Regeln gelten:

Chemieunterricht Atommodell, Bindungstheorie, Chemie

Ja, wo isses denn, das Lithiumstück?

16. September 2008 Maik Riecken Kommentar hinterlassen

Heute hatte ich ein spannendes Erlebnis aus der Kategorie: Darauf kann nur ein Schüler kommen. Als Chemielehrer kennt man die Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser. Dabei „verschwindet“ anscheinend das Metall – anscheinend, weil ja immerhin das Gesetz von der Erhaltung der Masse gilt. Die Reaktion verläuft gemäß der Gleichung:

2Li + 2H₂O â†’ 2Li⁺ + 2OH^- + H₂

Das Lithium verschwindet hier also keineswegs, sondern wird als Ion in Wasser gelöst. Das lässt sich klassischer Weise indirekt dadurch nachweisen, dass man die Leitfähigkeit des Wassers vor und nach dem Versuch vergleicht.

Die Idee des Schülers:

Man kann das Wasser vor und nach dem Versuch wiegen. Der Massenverlust durch den nicht aufgefangenen Wasserstoff müsste durch das auf die Atommasse bezogen siebenmal massereichere Lithium mehr als kompensiert werden und das Wasser dadurch nach dem Versuch mehr Masse besitzen. So könnte der „Nachweis“ viel direkter und weniger abstrakt über ein Messgerät erfolgen.

NIcht schlecht gedacht – aber natürlich geht das auf Grund der stark exothermen Reaktion schief. Nicht nur Wasserstoff geht verloren, sondern es verdampt zusätzlich durch die Reaktionswärme Wasser mit seiner zweieinhalbmal so hohen Molekülmasse (bezogen auf die Atommasse des Lithiums), sodass in einem offenen System die Gesamtmasse trotzdem abnimmt.

Trotzdem muss man darauf erstmal kommen… Wieder etwas gelernt.

Chemieunterricht Lithium, Massenzunahme, Reaktion, Wasser

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