Anleitung für Lernende - Didaktik der Chemie

1
Analyse einer Steinsalz-Leuchte
Identifizierung auf Stoff-Ebene
Stand 08.07.2015
2
Vorausgesetzte Fertigkeiten
•
Umgang mit dem Gasbrenner
•
Umgang mit dem Tüpfelraster
(laminierte Pipettierfelder)
3
4
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.
5
6
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.
7
8
9
Hilfe
Bei Kochsalz handelt es sich um eine Natriumverbindung.
Mit Hilfe des Brenners ist es möglich, Natriumsalze
nachzuweisen.
Notiere deine Überlegungen!
10
11
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.
12
13
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!
14
15
Lösung
Beobachtung:
Flammenfärbung mit Steinsalzprobe: orangegelbe Färbung.
Blindprobe: Flammenfärbung mit reinem Kochsalz
(Natriumchlorid): orangegelbe Färbung
Ergebnis:
Das Steinsalz der Salzlampen enthält Kochsalz.
16
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.
17
18
19
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.
20
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
21
22
23
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.
24
25
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.
26
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 NatriumIonen 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.
27
28
29
Hilfe
Überprüfe deine Vermutungen notfalls durch ein weiteres
Experiment.
Verwende Salzlösungen und Tüpfelraster.
30
31
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.
32
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?
33
34
35
Lösung
Versuchsbeobachtung:
Das gelöste Salzlampen-Material gibt mit SilbernitratLösung 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).
36
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.
37
38
39
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.
40
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.
41
42
Entsorgung
1. Tüpfelraster mit einem Papiertuch abwischen, unter
fließendem Wasser abspülen und abtrocknen.
2. Rollrandgläser, Glasstab und Spatel mit Wasser spülen
und abtrocknen.
3. Pipetten mit Wasser spülen.
4. Verschließe die Flaschen mit den Lösungen.
5. Räume alle Gegenstände ordentlich in die Kiste zurück.
43
44
Diese Anleitung wurde entworfen von Renate
Kiesewetter, Silke Langenberger und Ute Weinrich
im Rahmen des AK Unterricht
in der
Didaktik der Chemie,
Universität Bayreuth.
45

Download Report