Experimente der Kategorie "Technische Verfahren der Chemie"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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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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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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Kalkbrennen (kleiner Modellversuch) | Umwandlung von Marmor zu Branntkalk | In einem schwer schmelzbaren Reagenzglas wird eine Portion Marmorpulver mit dem Brenner stark erhitzt. Das ausströmende Gas wird in eine Waschflasche mit Kalkwasser eingeleitet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Calciumoxid |
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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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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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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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Kupfer und Gold aus Elektronikschrott | Rückgewinnung wertvoller Metalle | Gemäß Anleitung wird der Elektronikschrott zerkleinert und nach dem Einwiegen in einem Becherglas mit Wasserstoffperoxid-Lösung und Salzsäure übergossen. Man lässt einen Tag lang einwirken. Durch Zugabe von Natriumcarbonat wird bis zur ausbleibenden Gasentwicklung neutralisiert. Man entnimmt die ungelösten Elektronikschrott-Stückchen mittels Pinzette und filtriert die Lösung mit den feinen suspendierten Goldpartikeln. Durch Eintauchen von etwas Eisenwolle in das Filtrat wird das metallische Kupfer gewonnen. Eventuelle Reste festen Eisens werden mittels Salzsäure gelöst. Das zementierte Kupfer wird gewaschen, getrocknet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Salzsäure (konz. (w: >25%)), Natriumcarbonat-Decahydrat |
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Modellexperiment Hochofen | Reduktion von Eisen(III)-oxid durch Kohlenmonoxid | Gemäß Anleitung werden in einem schwer schmelzbaren Rggl. nacheinander in den angegebenen Mengen Natriumpercarbonat oder entsprechende Haushaltschemikalie, Tongranulat und das Eisenoxid-Aktivkohle-Gemisch eingebracht und oben mit etwas Glaswolle fixiert. Das Rggl wird schräg in ein Stativ eingespannt. Man erhitzt zunächst das Eisenoxid-Kohle-Gemisch bis zur schwachen Rotglut und richtet dann die Brennerflamme auf das Natriumpercarbonat. Mittels Holzspan oder Brennerflamme wird immer wieder geprüft, ob sich die an der Rggl.-öffnung austretenden Gase abfackeln lassen. Wenn das Glühen schwächer wird, beendet man die Erhitzung , lässt abkühlen, gibt das Reaktionsgemisch in eine Porzellanschale und prüft mittels Magnet wir beschrieben auf metallisches Eisen. | Lehrerversuch / nicht für Lehrerinnen i.g.A. | Kohlenstoffmonoxid (freies Gas), Natriumpercarbonat (ca. 90%, enth. Na-carbonat und Na-peroxid) |
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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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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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Polyester mit Borsäure | Polykondensationsreaktion | Reagenzglasversuch: Gleiche Mengen von 1,4-Butandiol und Borsäure werden vermischt und über der Brennerflamme erhitzt, bis eine zähflüssige Masse entstanden ist. Man lässt auf Raumtemperatur abkühlen. Gibt man einen langen Draht vor dem Erhitzen in das Gemisch, so lässt sich das Polykondensat aus dem Rggl. ziehen. | Lehrerversuch / nicht für Lehrerinnen i.g.A. | Borsäure, 1,4-Butandiol |
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Polyester-Schnellsynthese | Zahlreiche Polykondensate im Vergleich | Ein Alkandiol (1,2-Ethandiol, 1,4-Butandiol oder 1,6-Hexandiol) wird mit einer Di- bzw. Tricarbonsäure (Äpfel-, Wein-, Berstein- oder Citronensäure) in gleichen Portionen im Rggl. vermischt und über der Brennerflamme vorsichtig erwärmt, bis die Masse zähflüssig oder fest geworden ist. Man lässt die Ansätze abkühlen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, DL-Äpfelsäure, L(+)-Weinsäure, Bernsteinsäure, Citronensäure-Monohydrat |
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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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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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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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Thermitverfahren | Reaktion im Blumentopf mit Zündmischung | Gemäß Beschreibung und Skizze baut man die Vorrichtung aus zwei Blumentöpfen im Stativ zusammen und positioniert eine derbe Eisenschale mit viel Sand darunter. Das Thermitgemisch wird in eine Papprolle gefüllt. Man bringt gemäß Anleitung oben das Zündgemisch ein und platziert die Rolle in den unteren Blumentopf. Über ein langes Stück Magnesiumband als Zündschnur startet man den Versuch. | Lehrerversuch | Thermit-Gemisch (enth. Aluminium, nicht stabilisiert), Kaliumpermanganat, Eisen (Pulver) |
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Trockene Destillation der Kohle | Steinkohle entgasen | In einem schwer schmelzbaren Rggl. wird gemäß Anleitung zerkleinerte Steinkohle mit dem Gasbrenner stark erhitzt. Das Glas ist mit Stopfen verschlossen, der ein nach oben gerichtete gewinkelte Glasdüse trägt. Hier entzündet man mit einem Holzspan nach einiger Zeit die austretenden Gase. | Lehrer-/ Schülerversuch | Methan (freies Gas) |
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