Experimente der Kategorie "Gebrauchsmetalle"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Gewinnung von Zinkoxid | Verbrennung von Zinkwolle | Zinkwolle wird an der Luft verbrannt. Das entstehende Zinkoxid wird in einer Schale aufgefangen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Zink (Pulver, nicht stabilisiert), Zinkoxid |
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Eigenschaften von Magneteisenstein | Lösen von Magnetit; Nachweis von Eisen(II) und Eisen(III) | Zerkleinerter Magnetit wird in halbkonz. Salzsäure aufgekocht. Man lässt das Filtrat abkühlen, filtriert und weist im gelblichen Filtrat mit Amminiumthiocyanat-Lösung gelöstes Eisen nach. Sowohl mit rotem als auch mit gelbem Blutlaugensalz stellt man eine wässrige Lösung her und untersucht damit das Filtrat auf zweiwertiges und dreiwertiges Eisen. Man prüft bei zerkleinertem Magnetit die magnetische Eigenschaft, erhitzt ihn im Porzellantiegel bis zur Rotglut und prüft erneut. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ammoniumthiocyanat, Salzsäure (w=____% (10-25%)) |
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Silberbesteck mit Soda reinigen | Redoxchemie in der Küche | Wie angegeben stellt man mit warmen Wasser eine Soda-Lösung her und gibt davon so viel in eine Wanne, dass die zu reinigenden Besteckteile vollständig bedeckt sind. Unter die Besteckteile legt man ein Stück Aluminiumfolie angemessener Größe. Dann lässt man die Reaktion laufen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumcarbonat-Decahydrat |
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Kathodischer Korrosionsschutz | Sauerstoffkorrosion und ihre Verhinderung in der Projektion | Wasser wird wie beschrieben mit Kochsalz und etwas rotem Blutlaugensalz versetzt und in eine Küvette für die Projektion mittels Diaprojektor oder OHP gefüllt. Man sättigt die Lösung mit Sauerstoff durch Besprudeln aus der Gasdruckflasche. A Man stellt einen Eisennagel hinein. B Man stellt einen Eisennagel und einen Zinkstab hinein, die außerhalb des Gefäßes mittels Kabel und Klemmen leitend verbunden werden. C Der Nagel in der Lösung wird mit dem Minuspol und ein Platindraht, der in die Lösung taucht, mit dem Pluspol einer Spannungsquelle (3-9 V) verbunden. Das Geschehen wird jeweils mit Lichtquelle (s.o.) projeziert. | Lehrer-/ Schülerversuch | Sauerstoff (Druckgas) |
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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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CfL: Thermitverfahren (Indoor-Variante) | Aluminothermische Reduktion von Eisenoxid | Vorbereitung: Der Schamottetiegel wird zunächst mit einem Uhrglas bedeckt und in die Blechbüchse gestellt, in welcher sich schon eine ca. 2 cm dicke Sandschicht befindet. Nun füllt man die Büchse mit so viel Sand, dass nur noch 1 cm des Tiegels herausragt. Anschließend wird der Tiegel zur Hälfte mit Thermitgemisch gefüllt und dieses festgedrückt. Durchführung: Man zündet den Spezialzünder mit einem Brenner und hält ihn ca. 3 s in das Thermitgemisch. Nach dessen Zündung entfernt man den Zünder zügig, wirft ihn ins Wasser und bedeckt die Blechbüchse mit der Eisenschale. Nachdem die Reaktion beendet ist, wartet man etwa 1 min, entfernt die Eisenschale, hebt den Schamottetiegel vorsichtig aus der Büchse und kühlt ihn unter fließendem Wasser ab. Der ohnehin beschädigte Tiegel wird mit dem Hammer unter fließendem Wasser zerstört. Der Eisenregulus wird von der Schlacke getrennt und mit dem Magneten geprüft. Um die Härte der Schlacke zu demonstrieren, ritzt man ein Glasrohr oder eine Glasscheibe. | Lehrerversuch | Thermit-Gemisch (enth. Aluminium, nicht stabilisiert) |
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Lötrohrprobe | Reaktion von Kupfer(II)- und von Eisen(III)-oxid mit Holzkohle | Vorbereitend wird in ein Stück Holzkohle oder Lötrohrkohle mit dem Spatel eine Vertiefung eingekratzt. Man mischt etwas Kupfer(II)-oxid mit der doppelten Portion Natriumcarbonat, feuchtet die Masse etwas an und bringt sie in die Vertiefung auf der Holzkohle. Während man das Kohlestück schräg neben die Gasbrennerflamme hält, bläst man mit dem Lötrohr in die Brennerflamme und erzeugt so einen Flammenkegel, den man direkt auf die Oxidmasse richtet. Nach 2-3min beendet man das Blasen und lässt das Reaktionsprodukt auskühlen. Ebenso verfährt man später mit Eisen(III)-oxid. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-oxid (Pulver), Natriumcarbonat (wasserfrei) |
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Eloxalverfahren | Elektrolyse von Aluminium – Eloxieren | Vorbereitend wird gemäß Anleitung Aluminiumsulfat in 20%iger Schwefelsäure gelöst. Diesen Elektrolyt gibt man in ein Gefäß mit einer Aluminiumblech-Kathode. Das zu eloxierende Aluminiumwerkstück wird zunächst gründlich gereinigt und 30sec lang in erwärmter Natronlauge gemäß Anleitung gebeizt. Für einige sec taucht man das Werkstück danach in Salpetersäure und spült es gründlich ab. Dann wird es als Anode eingebracht. Bei konstanter Temperatur lässt man den elektrochemischen Prozess 30min lang mit gegebener Spannung laufen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Schwefelsäure (konz. w: >15%), Aluminiumsulfat-Hydrat, Natronlauge (konz. w: ca. 20%), Salpetersäure (verd. w=____% (5-20%)) |
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Anfärben von eloxiertem Aluminium | Berliner Blau haftet auf Aluminiumblech | Vorbereitend wird ein Aluminiumblech elektrolytisch oxidiert und zur Aktivierung der Oberfläche 10 min lang in einer Soda-Lösung auf 75 °C erwärmt und danach abgespült. A) Das vorbereitete Blech wird in eine wässrige Lösung von Alizaringelb gehalten. Man spült das gelb gefärbte Blech ab und hält sie für 4 min in siedendes Wasser. B) Das vorbereitete Blech wird 1 min lang in eine Eisen(III)-chlorid-Lösung getaucht, anschließend für 2 min in eine Kaliumhexacyanoferrat(II)-Lösung. Das Wechselbad wird fünf Mal wiederholt. Danach spült man das Blech mit Wasser. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumcarbonat-Decahydrat, Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat |
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Silberspiegel | Traubenzucker reagiert mit ammoniakalischer Silbernitrat-Lösung. | Vorbereitend werden zwei Rggl. mit Aceton entfettet. Gemäß Anleitung wird eine Glucose-Lösung im Rggl. bereitet. In einem anderen Rggl. gibt man unter Schütteln so viel Ammoniak-Lösung zu einer Silbernitrat-Lösung, dass sich der eben gebildete Niederschlag gerade wieder auflöst. Dann füllt man diese Lösung in das Rggl. mit der Zuckerlösung um und stellt den Ansatz in ein heißes Wasserbad. | Lehrer-/ Schülerversuch | Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)), Ammoniak-Lösung (verd. w=____% (5-10%)), Aceton |
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Mit Chinalizarin, Oxin oder mit Titangelb | Magnesium-Nachweis bei Bleistiftspitzern | Vorbereitend werden kleine Stückchen des Spitzermaterials in Salzsäure aufgelöst. Außerdem wird eine Chinalizarin-Lösung hergestellt, indem man wenig Chinalizarin in Ethanol auflöst. A) Die Probelösung wird mit etwas Chinalizarin-Lösung versetzt und mit Natronlauge alkalisch eingestellt. B) Die Probelösung wird mit Ammoniak-Lösung alkalisch eingestellt und dann tropfenweise mit einer ethanolischen Oxin-Lösung versetzt. C) Zur Probelösung gibt man eine wässrige Titangelb-Lösung und stellt diese dann mit Natronlauge alkalisch ein. | Lehrer-/ Schülerversuch | Salzsäure (w=____% (10-25%)), Natronlauge (verd. w= 10%), Ethanol (ca. 96 %ig), 8-Hydroxychinolin |
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Adsorptives Färben auf Eloxal | Aufbringen organischer Farben auf eloxiertes Aluminium | Vorbereitend werden gemäß Anleitung die anionischen, gut wasserlöslichen Farbstoffe in einer Konzentration von w= 0,1 - 5% gelöst, wobei die Lösung auf pH=5,5 schwach sauer eingestellt wird. Man erhitzt das Farbbad (50 - 60 °C) und setzt die eloxierte Materialprobe 20min lang dieser Flüssigkeit aus. Zur Verdichtung der Eloxalschicht wird das Werkstoff anschließend 30min lang in kochend heißes Wasser gelegt, dem eine Spsp. Ammoniumacetat zugesetzt wurde. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Eigenschaften von Stahl | Veränderung durch Wärmebehandlung | Vorbereitend werden drei Rasierklingen von der Lehrkraft auf Schmirgelpapier abgestumpft. Eine Rasierklinge wird mittels Tiegelzange im heißen Teil der Gasbrennerflamme erhitzt. Dann drosselt man die Luftzufuhr und zieht die Klinge langsam aus der Flamme. Nach dem Abkühlen prüft man die Elastizität des Stahls. Eine weitere Klinge wird in gleicher Weise bis zum Glühen erhitzt, aber sofort danach in ein Becherglas mit Wasser eingetaucht. Nach dem Abkühlen prüft man die Elastizität des Stahls. Eine dritte Klinge wird unter Beobachtung der Oberfläche langsam von oben in die Flamme gesenkt. Die zweite Rasierklinge wird abgeschmirgelt und bis zur violetten Anlauffarbe in die Brennerflamme gehalten, dann prüft man wieder die Elastizität. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Das Galvanisieren | Verkupfern eines Eisenblechs (Modellversuch) | Vorbereitend werden die Elektrodenplatten abgeschmirgelt, gewaschen und mit Brennspiritus gereinigt. Man stellt die Kupfer- und die Eisenelektrode in einen Rillentrog, der zu zwei Dritteln gemäß Anleitung mit Kupfer(II)-sulfat-Lösung befüllt wurde. Man baut den Rillentrog wie beschrieben in einen Stromkreis ein und gibt noch wenig verd. Schwefelsäure in die Lösung. Die Spannung im Netzteil wird so eingestellt, dass ein Strom von 150mA fließt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethanol (Brennspiritus) (mit 2-Butanon u.a. vergällt), Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat |
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Galvanisieren | Ein Eisenblech elektrolytisch verkupfern | Vorbereitend werden die Elektrodenflächen abgeschmirgelt, mit einem benzingetränkten Wattebausch entfettet. Die Eisenplatte wird in einer Petrischale mit Salzsäure wie angegeben oberflächlich angeätzt. Das Galvanisierbad wird gemäß Anleitung aus entionisiertem Wasser, Kupfer(II)-sulfat und Schwefelsäure vorbereitet und in den Glastrog gegeben. Nach dem Einsetzen der beiden Elektroden und Einbindung in den Stromkreis galvanisiert man 5-8min lang bei einer Gleichspannung von 3V und 0,3A Stromstärke. Nach Ende der Einwirkung nimmt man die verkupferte Platte heraus, spült sie wie angegeben ab und poliert sie. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Benzin (Sdb.: 80-100 °C, Benzolgehalt < 0,1%), Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)) |
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Korrosion am Zinkstab | Reaktion in salzsaurer Lösung | Vorbereitend verdünnt man Salzsäure mit viel Wasser auf einen pH-Wert 2-3. Entweder in einer Küvette für den Diaprojektor oder in einer Petrischale für die OHP-Präsentation bringt man einen Zinkstab in die stark verdünnte Salzsäure. | Lehrer-/ Schülerversuch | Salzsäure (Maßlösung c= 0,1 mol/L) |
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Kontaktkorrosion Kupfer-Zink | Redoxprozesse in saurer Lösung | Vorbereitend verdünnt man Salzsäure mit viel Wasser auf einen pH-Wert 2-3. Entweder in einer Küvette (Diaprojektor) oder in einer Petrischale (OHP) bringt man in der stark verdünnten Säure einen Kupferstab in Kontakt mit einem Zinkstab. Alternativ verbindet man mittels Kabel und Klemmen die beiden Metallstäbe außerhalb des Gefäßes. | Lehrer-/ Schülerversuch | Salzsäure (Maßlösung c= 0,1 mol/L), Wasserstoff (freies Gas) |
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Wohin mit den Teelichtbechern? | Recycling von "Aluminiumschrott" aus dem Haushalt | Vorbereitend mischt man 45g Natriumchlorid mit 45g Kaliumchlorid und 10g Natriumfluorid und schmilzt das Gemisch zugedeckt in einem Porzellantiegel mit 2 TECLU-Brennern auf. Zerkleinerte Teelichtbecher gibt man Stück für Stück in die heiße Schmelze, wobei weiter mit den Brennern erhitzt wird. Nach dem Einschmelzen von 10-20 Teelichtbechern lässt man Abkühlen. Unter dem erstarrten Salz hat sich ein größerer Aluminiumregulus gebildet. | Lehrerversuch | Kaliumchlorid, Natriumfluorid |
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Mikrochemischer Nachweis von Zinn in Legierungen | Bildung netzartiger faseriger Zinnkristalle | Vorbereitend löst man einen Span der Zinnlegierung in etwas konz. Salzsäure. Nach kurzem Erwärmen lässt man die Lösung für ca. 5 h stehen und stellt danach mit Natronlauge die Lösung auf ein schwach saures Milieu ein. (Tüpfeln auf Indikatorpapier) Ein Tropfen der Lösung wird mit einem Span Zink auf einen Objektträger gebracht. Nach beendeter Reaktion legt man ein Deckglas auf und betrachtet bei 50- bis 100-facher Vergrößerung. Zum Vergleich kann man eine Probe mit 5% Zinn(II)-chlorid-Lösung in gleicher Weise behandeln. | Lehrer-/ Schülerversuch | Salzsäure (konz. (w: >25%)), Kalilauge (konz. w=____% (5-25%)), Zinn(II)-chlorid-Dihydrat |
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Vor- und Aufbereitung goldhaltiger Platinen | Gewinnung von Edelmetallen aus Elektronikschrott | Vorbereitend gewinnt man wie beschrieben durch Zerkleinern und Herauslöten kleinere Stücke von Platinenschrott und goldüberzogenen PC-Bauteilen. Im Abzug gibt man diese Stücke in ein Becherglas und übergießt sie gemäß Anleitung mit konz. Salzsäure und Wassertsoffperoxid-Lösung. Nach Einwirken über Nacht entnimmt man die Platinenteile und filtriert die gewonnene Lösung ab. | Lehrerversuch | Salzsäure (konz. (w: >25%)), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)) |
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