Experimente der Kategorie "Stoffkreisläufe/ Ökologie/ Umweltchemie"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Abbinden von Kalkmörtel | Reaktion von Calciumhydroxid an der Luft | Zu einer Portion Calciumhydroxid gibt man etwa die dreifache Menge Sand. Man mischt mit etwas Wasser zu einem steifen Brei, den man auf einer geeigneten Grundlage (z.B. Fliese) 1cm hoch ausstreicht und trocknen lässt. Die trockenen Mörtelschicht wird in maximal erbsgroße Stücke zerbröselt und in einen Kolben gegeben, in den man in langsamem kontinuierlichem Strom Kohlendioxid leitet. Man konstatiert die Wärmeentwicklung am Gefäßboden und die Kondensatbildung an der Wand des Kolbens. | Lehrer-/ Schülerversuch | Calciumhydroxid |
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Abgaskomponenten beim Auto I | Nachweis von Kohlenstoffdioxid | Vorbereitend stellt man sich wie beschrieben aus Calciumoxid oder Calciumhydroxid und demin. Wasser frisches Kalkwasser her. Man gibt die klare Lösung in eine Waschflasche und verbindet diese über einen Gummischlauch mit einem Trichter. Wenn die Lehrkraft den Motor gestartet hat, wird der Abgasstrom durch kurzzeitiges Aufdrücken des Trichter auf das Auspuffende in die Waschflasche mit dem Kalkwasser geleitet. Alternativ kann man mittels Kolbenprober Abgasportionen entnehmen und in die Gasflasche drücken. | Lehrer-/ Schülerversuch | Calciumoxid, Calciumhydroxid, Kalkwasser (wässrig w: <2%) |
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Abgaskomponenten beim Auto II | Nachweis von Wasser | Vorbereitend stellt man sich wie beschrieben eine Portion Kupfersulfat durch thermisches Entwässern von Kupfersulfat-Pentahydrat her und stellt sie in einer Schale mit Deckel für das Nachweis-Experiment bereit. Wenn die Lehrkraft den Motor gestartet hat, wird am Auspuffende entweder feines Kondensat auf das weiße Kupfersulfat geleitet, oder dort entstehende Tropfen in die Schale gegeben. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Kupfer(II)-sulfat (wasserfrei) |
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Adsorption von Stickoxiden (NOx) an keramischem Material | Modellversuch zum Autoabgas-Katalysator | Gemäß Anleitung gibt man fein zerkleinertes keramisches Material in einen Erlenmeyerkolben und leitet Stickstoffdioxid ein. Man verschleißt mit Wattebausch und schüttelt das Material. Dann lässt man das überschüssige Stickoxid ausfließen. Dann verschließt man erneut mit Wattebausch und erwärmt den Erlenmeyerkolben über der Gasbrennerflamme. | Lehrerversuch | Stickstoffdioxid (freies Gas) |
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Ammoniak-Nachweis in Gartenerde | Färbung von Indikatorpapier in der Gasphase | Wie beschrieben wird eine Portion Gartenerde mit warmem Wasser aufgeschlämmt und auf zwei Erlenmeyerkolben aufgeteilt. Der einen Probe wird eine Spatelportion Harnstoff zugesetzt. Ein angefeuchteter Streifen Indikatorpapier wird jeweils in die Gasphase des abgedeckten Kolbens gehängt. Nach 5-minütiger Wartezeit setzt man wie angegeben Natronlauge hinzu. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L) |
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Auflösung von Schwermetallsalz-Niederschlägen | Komplexbildung mit EDTA | Reagenzglasversuch: Zwei Portionen verd. Kupfer(II)-sulfat-Lösung werden bereit gestellt. Zu der einen gibt man eine Spatelspitze EDTA oder wenig EDTA-Lösung sowie einige Tropfen verd. Natronlauge. Der zweiten Lösung setzt man nur etwas Natronlauge zu. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethylendiamintetraessigsäure, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Natronlauge (verd. w=____% (2-5%)) |
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BERLESE-Versuch mit Spiritus | Kleinstlebewesen aus der Bodenschicht sammeln und abtöten | Mit einer BERLESE-Apparatur lässt man lichtflüchtende Kleinstlebewesen aus einer Streuschichtprobe in eine Auffangvorrichtung entweichen, die etwas Spiritus enthält. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethanol (Brennspiritus) (mit 2-Butanon u.a. vergällt) |
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Bestimmung des Phosphatgehalts in Oberflächenwasser | Farbreaktion mit Ammoniummolybdat | Die Wasserprobe wird nach Zugabe von Salzsäure gemäß Anleitung durch Kochen im Abzug zur Hälfte eingeengt, danach mit Natronlauge neutralisiert. Nach dem Abkühlen gibt man die anderen Lösungen wie angegeben hinzu. Zum Vergleich führt man die Probe auch mit deionisiertem Wasser durch. Ein Demonstrationsversuch mit verd. Natriumhydrogenphosphat-Lösung wird gezeigt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Salzsäure (w=____% (10-25%)), Natronlauge (konz. w: ca. 20%), Schwefelsäure (Maßlösung c= 0,5 mol/L), Citronensäure-Monohydrat, Natriumhydrogensulfit-Lösung (wässrig, w=39%) |
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Bestimmung des Verschmutzungsgrades von Wasser | Erfassung oxidierbarer Stoffe als Permanganatzahl | Vorbereitend werden gemäß Anleitung die Kaliumpermanganat-Maßlösung und die Oxalsäure-Maßlösung zubereitet. Man versetzt die Wasserprobe nach Angaben mit etwas Schwefelsäure, mit der Kaliumpermanganat-Maßlösung und 2 Siedesteinchen. Die Lösung wird - mit Uhrglas bedeckt - 10 Minutenh lang bei kleiner Flamme gekocht. Nach Zugabe der Oxalsäure-Lösung in das heiße Gemisch titriert man wie beschrieben mit Kaliumpermanganat-Maßlösung bis zur leichten Rosafärbung. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kaliumpermanganat, Oxalsäure-Dihydrat, Schwefelsäure (konz. w: >15%) |
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Bestimmung von Luftschadstoffen | Spezifische quant. Nachweis-Reaktion mit Prüfröhrchen | Das jeweilige Prüfröhrchen wird an beiden Enden nach Anritzen mit dem Glasschneider und Abbrechen der Spitzen geöffnet. Man setzt es in die Hand-Balgenpumpe ein und prüft, indem man ein definiertes Gasvolumen durch das Reaktionröhrchen zieht. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Bodenacidität auf dem Messtäfelchen (pH-Meter) | Standardisierte Messung des Boden-pH | Aus ca. 10 cm Tiefe wird eine Bodenprobe genommen, zerkleinert und homogenisiert. Davon gibt man eine Löffelportion auf die Vertiefung im Messtäfelchen. Man tropft Indikatorlösung hinzu, lässt einwirken und neigt das Täfelchen, so dass die Flüssigkeit zum Farbvergleich in die vorgesehen Rinne fließt. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Bodenverunreinigung mit Mineralölen (Modellversuch) | Eintrag von Petrochemikalien in die Bodenlösung | Ein senkrecht eingespanntes weites Glasrohr, unten mit einem Stopfen und Auslass bestückt, wird senkrecht eingespannt. Man füllt auf eine dicke Watteschicht am Boden eine hohe Sandschicht auf (alternativ: sandiger Lehmboden) und gibt dann 10 Tropfen Diesel- oder Heizöl auf die Oberfläche. Anschließend lässt man einen halben Liter Wasser langsam durch die Säule sickern und fängt die Flüssigkeit unten auf. Man beurteilt Aussehen und Geruch. | Lehrer-/ Schülerversuch | Heizöl EL |
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Chemisorption von Schwefeldioxid an Aktivkohle | Aktivkohle als Katalysator | Zwischen zwei Kolbenprober wird wie beschrieben ein mit Aktivkohle gefülltes Reaktionsrohr eingebaut. Einer der Kolbenprober wird mit gleichteiligen Volumina Schwefeldioxid und Sauerstoff befüllt. Die Mischung wird mehrfach durch die Aktivkohle gedrückt. A) Ein Teil der beladenen Aktivkohle wird danach in einem Rggl. erhitzt. Man hält feuchtes Iod-Stärke-Papier in die Öffnung. B) Ein anderer Teil der Aktivkohle wird mit Wasser extrahiert und filtriert. Das Filtrat testet man zum einen mit pH-Indikatorpapier, zum anderen durch Zugabe von Bariumchlorid-Lösung. | Lehrer-/ Schülerversuch | Schwefeldioxid (freies Gas), Schwefelsäure (konz. w: ca. 96%), Bariumchlorid-Lösung (wässrig (w: 3-25%)), Schwefeltrioxid, Natriumdisulfit |
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Die verhinderte Fotosynthese | Stärkenachweis in Geranienblättern | Vorbereitend verhüllt man einige Blätter einer Geranienpflanze mit schwarzer Folie und verhindert so über mindestens 3 Tage die Fotosynthese, während die anderen Blätter derselben Pflanze aktiv im Sonnenlicht arbeiten. Für den Stärkenachweis nimmt man nun "aktive" und "passive" Blätter und schließt das Material jeweils durch viertelstündiges Kochen auf. Dann gibt man etwas Iod-Kaliumiodid-Lösung auf die Blätter. Alternativ kann man das Blattmaterial mit etwas Wasser und Sand in der Reibeschale zerkleinern und die Reagenzlösung der gewonnenen Aufschlämmung zusetzen. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Ein Nachweispapier für Stickoxide | SALTZMANN-Reagenz auf Filterpapier | Man löst 0,5g Sulfanilsäure und 0,01g N-(1-Naphthyl-)ethylendiamin-HCl in 5ml Eisessig und füllt mit 50ml dest. Wasser auf. Mit dieser Lösung tränkt man Stücke oder Streifen von Filterpapier, die man noch feucht einschweißt oder in Schnappdeckelgläschen aufbewahrt. Diese Indikatorpapiere werden für Luft- und/oder Abgasuntersuchungen verwendet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Essigsäure (100 %ig, Eisessig), Sulfanilsäure, N-(1-Naphthyl)ethylendiamindihydrochlorid |
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Energie aus Zuckerrüben | Herstellung von "Biowasserstoff" | In einem Schraubdeckelglas vermengt man gemäß Anleitung getrocknete Zuckerrübenschnitzel mit Gartenerde und Kalk (1:1:1). Dieser "Bioreaktor" wird mittels Schlauchleitung über einen Dreiwegehahn mit einer 50ml-Spritze und mit einer Brennstoffzelle verbunden. Man lässt die Reaktion bei Raumtemperatur 36 Std. lang laufen (alternativ: im Wärmebad oder -schrank 45 °C 18 Std. lang) und fängt die entstehenden Gase in der Spritze auf. Mit der zweiten Gasportion (die erste wird verworfen) führt man eine gaschromatische Analyse durch und leitet sie und die Brennstoffzelle. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoff (freies Gas) |
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Entfernung von Phosphaten aus Abwässern mit Fe-Salzen | Modellversuch zur Abwasserreinigung | Vorbereitend setzt man die Phosphat-Lösung sowie die Lösungen der angegebenen Fällungsreagenzien an. Reagenzglasversuch: Man legt jeweils 2ml Phosphat-Lösung vor und fügt jeweils eine der Fällungsreagenzien-Lösungen hinzu. | Lehrer-/ Schülerversuch | tri-Natriumphosphat-12-Hydrat, Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat, Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat, Calciumchlorid (getrocknet), Aluminiumsulfat-Hydrat |
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Entfernung von Tensiden mit Adsorberharzen | Modellversuch zur Abwasserbehandlung | Man befüllt zwei Standzylinder mit Wasser und fügt etwas Tensid hinzu. Die eine Portion wird in ein Becherglas umgefüllt, mit Adsorberharz gemäß Anleitung versetzt, eine Stunde lang mit Magnetrührer gerührt und anschließend filtriert. Man vergleicht die Schaumbildung in beiden Flüssigkeiten. Zur Rückgewinnung des Tensids nimmt man das Harz wie angegeben mit Methanol auf, erwärmt im siedenden Wasserbad 30 sec lang und filtriert die Methanol-Lösung ab. Der Vorgang wird weitere drei Mal durchgeführt. Anschließend vereinigt man die gesammelten Filtrate und stellt sie im Abzug in das siedende Wasserbad um sie bis auf einen kleinen Rest einzuengen. Dieser Rest wird dann wie beschrieben mit Wasser verdünnt und geschüttelt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Methanol, Amberlite XAD-4 |
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Erneuerbare Energie: Chemische Speicherung für Power-to-Gas | Speicherung von Wasserstoff in einer organischen Verbindung (LOHC) | Zwischen zwei Kolbenprober mit Drei-Wege-Hähnen wird ein Reaktionsrohr mit geträgertem Pt-C-Katalysator und Eisenwolle eingespannt. Es wird mittels Einmalspritze mit 0,1 ml H18-Dibenzyltoluol befüllt. Anschließend wird die zusammengebaute Apparatur gründlich mit Wasserstoff gespült. Man erhitzt das Reaktionsrohr mit einer Heißluftpistole stark, bis Gasentwicklung einsetzt. Der entstehende Wasserstoff wird in einem der Kolbenprober gesammelt und nach dem Ende des Versuchs einer Brennstoffzelle zugeleitet. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Wasserstoff (freies Gas), Ethylacetat |
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Flockung einer Suspension durch Aluminiumsulfat | Versuch zur Wasseraufbereitung bzw. Abwasserbehandlung | Töpferton wird gemäß Anleitung in Wasser zu einer dünnen Suspension eingebracht. Man befüllt damit 8 Reagenzgläser, eines davon dient als Blindprobe. Zu den anderen sieben gibt man 2 Tropfen, 4 Tropfen, 6 Tropfen usw. steigende Portionen der Aluminiumsulfat-Lösung als Flockungsmittel. | Lehrer-/ Schülerversuch | Aluminiumsulfat-Hexadecahydrat |
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