Experimente der Kategorie "Technische Verfahren der Chemie"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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CfL: Das Thermitverfahren (Outdoor-Variante) | Aluminothermische Reduktion von Eisenoxid | Vorbereitung: Gemäß Anleitung wird zunächst das im Blumentopf befindliche Loch mit einem Filterpapier abgedeckt. Anschließend rollt man sich aus dem etwa 10x20 cm großen Filterpapierstück ein Rohr, welches über das mit dem Filterpapier abgedeckte Loch gestellt wird. Das Rohrinnere füllt man mit Thermitgemisch und das Restvolumen des Blumentopfes mit Sand. Dabei ist so vorzugehen, dass die Füllstände innerhalb und außerhalb des Filterpapiers immer ungefähr gleich sind. Nun steckt man den pyrotechnischen Spezialzünder so weit in das Thermitgemisch, dass er sich noch mit Hilfe des Brenners entzünden lässt. Durchführung: Man stellt nun den präparierten Blumentopf in den passenden Dreifuß, der auf einer Sand-gefüllten Eisenschale ruht. Anschließend wird der Spezialzünder mit dem Brenner entzündet. Wenn die Reaktion beendet ist, lässt man den Aufbau ca. 5 min abkühlen, holt die Reaktionsprodukte mit Hilfe der Tiegelzange aus dem Sand und untersucht sie mit einem Magneten. Mit der Schlacke versucht man, das Uhrglas anzuritzen. | Lehrerversuch | Thermit-Gemisch (enth. Aluminium, nicht stabilisiert) |
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Modellexperiment zur Rauchgasentschwefelung | Bindung von Schwefeldioxid mittels Kalkwasser | Auf einer Magnesiarinne wird in einem Verbrennungsrohr etwas Schwefel verbrennt. Eine Wasserstrahlpumpe zieht das Verbrennungsgas durch ein Dreier-Set von Waschflaschen, wobei die vordere und die hintere mit LUGOL'scher Lösung, die mittlere mit Kalkwasser hälftig gefüllt ist. Alternativ kann eine Küvette K2 nach KUNERT und LEGALL verwendet werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Schwefel, Schwefeldioxid (freies Gas) |
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Katalytische Oxidation von Ammoniak | Darstellung von Salpetersäure (Modellversuch) | In einem schwer schmelzbaren Rggl. wird folgende Schichtung von unten aufgebaut: Kaliumpermanganat - Gemisch Ammoniumcarbonat/Calciumhydroxid - Glaswollepfropfen - Chrom(III)-oxid - Glaswollepfropfen Das Reagenzglas ist mit einem Stopfen verschlossen, der ein gewinkeltes Glasrohr trägt, was die gasf. Reaktionsprodukte in eine Vorlage mit Wasser und blauer Lackmus-Lösung führt. Man spannt das präparierte Glas waagerecht ein und erhitzt zunächst den Chrom(III)-oxid-Katalysator und danach die Stoffe im unteren Teil. | Lehrerversuch | Kaliumpermanganat, Ammoniumcarbonat, Calciumhydroxid, Salpetersäure (rauchend, (w: >70%)) |
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CfL: Modell zur physikalischen Reinigung bei einer Kläranlage | Demonstration einiger Stationen einer Kläranlage | Vorbereitung: Mit Hilfe der Schere wird in das untere Ende der 1,5-L-Getränkeflasche ein Loch, passend für das Haushaltssieb, geschnitten. In den Flaschenverschluss werden mit einer heißen Nadel mehrere Löcher geschmolzen. Bei den beiden anderen Getränkeflaschen wird der Boden entfernt. Der normale Flaschenverschluss wird ebenfalls mit mehreren Löchern versehen. In diesen Deckel wird ein zurechtgeschnittenes Stück Filterpapier gelegt. Dann wird die Flasche zu einem Drittel mit Aktivkohle gefüllt. Anschließend baut man gemäß Abbildung den Versuch auf. Das "Abwasser" wird in dem 500-mL-Becherglas aus etwa 5-10 Spatel Bodenmaterial, etwa 400 mL mit Lebensmittelfarbe angefärbtem Wasser und 30 mL Speiseöl hergestellt. Man gießt das aufgeschlämmte "Abwasser" vorsichtig durch das Haushaltssieb in die Modell-Kläranlage. Wenn die als Tropftrichter dienende 0,5-L-Getränkeflasche gut zur Hälfte gefüllt ist, kann man den Sporttrinkverschluss vorsichtig herausziehen, so dass das Abwasser langsam in den Aktivkohlefilter tropft. | Lehrer-/ Schülerversuch | Feuerzeuggas (enth. >95% i-Butan) |
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Modellversuch zur Entstickung mit Ammoniak | Denox-Verfahren bei Kraftwerkabgasen | Kurz vor dem Versuch wird gemäß Anleitung Ammoniak durch Auftropfen von Wasser auf eine Mischung aus Ammoniumchlorid und Natriumhydroxid gewonnen und in einem trockenen Rundkolben (Öffnung nach unten) gesammelt. Einen mit Stickstoffdioxid gefüllten Kolbenprober mit Hahn verbindet man mittels durchbohrtem Stopfen mit dem Ammoniak-Gefäß. Dann dreht man den Hahn langsam auf und drückt den Inhalt in den Rundkolben. | Lehrerversuch | Ammoniak (freies Gas), Stickstoffdioxid (freies Gas), Natriumhydroxid (Plätzchen), Ammoniumchlorid |
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Herstellung eines AST-Elements | Ein Aktivkohle-Suszeptor-Tiegel für die Mikrowelle | Ein feuerfester Mörtel wird mit Wasser zu einem Brei homogen angemischt und in einen kleinen Blumentopf gegeben. In die Mitte des Mörtels formt man mittels eines Porzellantiegels wie beschrieben ein Mulde. Der Blumentopf mit dem ausgehärteten Mörtel wird über Nacht bei 100 Grad C im Trockenschrank getrocknet. Man befüllt mit etwas gekörnter Aktivkohle und setzt einen kleinen Porzellantiegel so ein, dass er unten und an den Seiten vollständig von Aktivkohle umgeben ist. | Lehrer-/ Schülerversuch | Zement |
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PROCION (TM)-Farbstoffe auf Baumwolle | Färbung mit Reaktivfarbstoffen | Vorgewaschener Baumwollstoff wird mindestens 15 Minuten in Soda-Lösung w=5% eingeweicht. Anschließend wird der Stoff ausgewrungen, nach Wunsch für die Batikfärbung abgebunden. Dann werden wässrigen Lösungen der jeweiligen Procion (TM) MX-Reaktivfarbstoffe w=6% auf den Stoff getropft. Nach ca. 12 Stunden Einwirkzeit (in einem Plastikbeutel verpackt) wird der überschüssige Farbstoff ausgewaschen. Vor dem Tragen müssen gefärbte Kleidungsstücke noch einmal in separater Wäsche gewaschen werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumcarbonat-Decahydrat |
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Rostschutz durch Verzinnen und Verzinken | Feuerverzinnung und Feuerverzinkung bei Eisengegenständen | Eisennägel werden mit einem benzingetränkten Wattebausch entfettet und anschließend in einer Petrischale mit verd. Salzsäure einige Minuten lang gebeizt. Im Tiegel auf einem Drahtdreieck wird mit der Gasbrennerflamme Zinn aufgeschmolzen. Man taucht einen der Nägel mithilfe einer Pinzette kurz in die Schmelze und lässt danach ihn auf der Arbeitsplatte auskühlen. In gleicher Weise wird ein anderer Eisennagel in eine Zinkschmelze getaucht. | Lehrer-/ Schülerversuch | Benzin (Sdb.: 100-140 °C), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)) |
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Darstellung von Salpetersäure aus Kaliumnitrat | Historisches Verfahren der Salpetersäuregewinnung | Ein Destillierkolben mit einer Portion konz. Schwefelsäure und einer Spatelportion Kaliumnitrat wird erhitzt. Das Reaktionsprodukt wird seitlich ausgeleitet, durchläuft einen Liebig-Kühler und sammelt sich in einer Vorlage, die wenig Wasser enthält (Binden von Stickoxiden). | Lehrerversuch | Schwefelsäure (konz. w: ca. 96%), Kaliumnitrat, Salpetersäure (konz. w=____% (20-70%)), Stickstoffdioxid (freies Gas), Stickstoffmonoxid (freies Gas) |
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Gewinnung von Zellstoff I | Holzaufschluss nach dem Acetosolv-Verfahren | A) Gewinnung von Zellstoff Holzspäne oder Strohpartikel werden 1 Std. lang gemäß Anleitung in einem Essigsäure-Salzsäure-Gemisch unter starkem Rühren und Rückflusskühlung im Ölbad erhitzt. Man kühlt im Wasserbad auf Raumtemperatur ab und trennt wie angegeben durch Filtration. Der Filterkuchen wird zweimal mit Essigsäure gewaschen und über Nacht im Vakuumexsikkator getrocknet. B)Die Hälfte des Zellstoffrohmaterials wird gemäß Anleitung in einer gleichteiligen Mischung aus Ammoniak und Wasserstoffperoxid 15min lang auf 70-80 Grad C erhitzt. Das Überschäumen unterdrückt man wie beschrieben durch Propanolzugabe. Nach dem Abfiltrieren der flüssigen Phase wäscht man den Filterkuchen zweimal mit Wasser und trocknet ihn im Exsikkator. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Essigsäure (w=____% (>90%)), Salzsäure (rauchend (w= 37%)), Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%)), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), 2-Propanol, Kaliumhydroxid |
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Gewinnung von Zellstoff II | Holzaufschluss nach dem Ameisensäure-Peroxid-Verfahren | Die Ausgangsmaterialien (Holz, Kleintierstreu, Miscanthus oder Stroh) werden wie beschrieben gründlich zerkleinert. Die Aufschlusslösung wird aus Wasserstoffperoxid, Ameisensäure und Schwefelsäure (10:10:1) zubereitet und mit dem Pflanzenmaterial gemäß Anleitung 1 Std. lang im Rundkolben unter Rühren und Rückflusskühlung erhitzt. Danach trennt man im Abzug das noch heiße Gemisch durch Vakuumfiltration ab, wäscht zweimal mit dest. Wasser und trocknet das Material wie beschrieben. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Ameisensäure (konz. w=_____% (>80%)), Schwefelsäure (konz. w: ca. 96%) |
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Kontaktverfahren zur Schwefelsäureproduktion (Modell) | Katalytische Oxidation von Schwefeldioxid | Ein längeres Verbrennungsrohr wird auf der einen Seite mit mehreren Spatelportionen Pyrit/ Eisensulfid belegt. Die andere Seite erhält den di-Vanadiumpentoxid-Katalysator (BASF 04-110) zwischen zwei Büscheln Glaswolle. Auf dieser Seite wird das Reaktionsprodukt über Stopfen und Glasrohr ausgeleitet, nacheinander durch zwei Waschflaschen geführt und an den Sog der Wasserstrahlpumpe angeschlossen. Die erste WF enthält Lackmus-Lösung, die zweite verd. Schwefelsäure. Dann wird mit dem Brenner das Pyrit kräftig erhitzt (geröstet) und etwas später auch der Katalysator. | Lehrer-/ Schülerversuch | Schwefeldioxid (freies Gas), di-Vanadium(V)-oxid, Schwefelsäure (konz. w: >15%) |
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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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Kalksteinverfahren | Modellversuch zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Abgasen | Gemäß Beschreibung und Versuchsskizze bringt man kleine Pyrit-Stücke in ein Verbrennungsrohr ein, spannt dieses in ein Stativ und verbindet es mit einem Zweihalskolben, der auf einem Magnetrührgerät steht. Der Kolben ist mit einer Kalksuspension gefüllt und trägt wie dargestellt ein die Glasaelektrode eines pH-Meter. Man schließt die Apparatur an eine Wasserstrahlpumpe an und sorgt für einen stetigen Saugstrom. Dann wird das Pyrit im Verbrennungsrohr mittels Gasbrenner stark erhitzt. Wenn der Kalk sich gelöst hat, beendet man den Röstprozess und zieht noch 15 min lang durch die Lösung. | Lehrer-/ Schülerversuch | Schwefeldioxid (freies Gas) |
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Erdöllagerstätten | Modellversuch zur Veranschaulichung der Erdölförderung | Über einem weiten Reagenzglas ist ein Trichter mit verlängertem Auslauf montiert, der den Boden des Rggl. berührt. Man birngt gemäß Anleitung eine Grobsand-Schicht ein, durchfeuchtet sie mit Wasser, pipettiert dann 0,5 ml synth. Rohöl auf, überdeckt mit 3cm Grobsand, 1cm Lehm, den man festdrückt und noch einmal 1cm Grobsand. Dann wird der Trichter zur halben Höhe mit Wasser gefüllt. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Erdöl, künstlich |
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Entparaffinierung | Nachbehandlung der Schmierölfraktion | Vorbereitend wird in einer Plastikwanne aus zerkleinerten Eisstücken und reichlich Kochsalz eine Kältemischung (unter -10°C) bereit gestellt. Die Schmierölfraktion einer Erdöl-Vakuumdestillation wird in einem Erlenmeyerkolben mit dem gleichen Volumen Aceton versetzt und nach dem verschließen mit Stopfen kräftig geschüttelt. Danach wird der Kolben offen in die Kältemischung gestellt. Zur Abtrennung des ausgefällten Paraffins filtriert man ab, kratzt den Rückstand vom Filterpapier, gibt ihn in ein Rggl. und schmilzt ihn in heißem Wasserbad auf. | Lehrer-/ Schülerversuch | Aceton |
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Schwimm-Sink-Trennung bei Kunststoffen | Nutzung der Dichteunterschiede beim KS-Recycling-Technologien | Man stellt vorbereitend ein Gemisch aus zerkleinertem KS-Material bereit. In einem größeren Becherglas wird dem Gemisch Wasser zugestzt, so dass die erste Komponente PE 'aufrahmt'. Sie wird abgeschöpft. Man dekantiert vorsichtig das Wasser, setz eine konzentrierte Kochsalz-Lösung (w=23%) zu und rührt um. Man schöpft von der Oberfläche die zweite 'aufgerahmte' Komponente PS ab, dekantiert die Salzlösung und gibt danach eine Natriumthiosulfat-Lösung (w=40%) hinzu. Nach dem Umrühren trennt sich die dritte Komponente Weich PVC ab. Durch Dekantieren erhält man auch die vierte Komponente Hart-PVC. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Gewinnung von Garkupfer aus Elektroschrott (Hochofen-Modellversuch) | Oxi-Reiniger (Percarbonat) als Sauerstoffquelle | Das Rggl. wird gemäß Anleitung befüllt und an einem Stativ befestigt. Mit einem Gasbrenner erhitzt man das Aktivkohle-Elektroschrott-Gemenge, bis das Glas leicht zu glühen beginnt. Mit einem zweiten Brenner erhitzt man den Oxi-Reiniger, wobei das Kohle-Schrott-Gemisch weiter erwärmt wird. Sobald Gase aus dem Rggl. strömen, wird versucht, diese zu entzünden. Wenn die Reaktion beendet ist, lässt man die Apparatur abkühlen. | Lehrerversuch | Natriumpercarbonat (ca. 90%, enth. Na-carbonat und Na-peroxid), Kohlenstoffmonoxid (freies Gas) |
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Technische Aldehydsynthese (Modellversuch) | Oxidation von Alkohol mittels Kupferoxid (geglühter Kupferwolle) | Ein Verbrennungsrohr, das zwischen zwei Glaswollepfropfen eine Portion Kupferwolle enthält, wird zwischen zwei Waschflaschen eingespannt. Die vordere WF enthält Methanol, die hintere mit fuchsinschwefliger Säure ist an die Wasserstrahlpumpe angeschlossen. Man erhitzt die Kupferwolle mit dem Gasbrenner zum Glühen, entfernt den Brenner und saugt danach kontinuierlich Luft durch die Apparatur. Der mitgezogene Alkoholdampf hält die Kupferwolle am Glühen. Nach Rotfärbung der fuchsinschwefligen Säure beendet man den Versuch. | Lehrerversuch | Methanol, Formaldehyd-Lösung (%ig (w>25%)) |
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Bleikammerverfahren zur Schwefelsäureproduktion (Modell) | Oxidation von Schwefeldioxid durch Stickoxide | In ein weites Glas mit einem Bodensatz rauchender Salpetersäure stellt man eine Abdampfschale mit brennendem Schwefel. Die Reaktionsprodukte werden über einen Trichter mittels Wasserstrahlpumpe abgezogen und durch eine Waschflasche mit Lackmus-Lösung geleitet. In der Waschflasche wird Schwefeltrioxid-Rauch sichtbar. | Lehrerversuch | Schwefeldioxid (freies Gas), Salpetersäure (rauchend, (w: >70%)), Stickstoffdioxid (freies Gas), Schwefeltrioxid |
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