Experimente der Kategorie "Technische Verfahren der Chemie"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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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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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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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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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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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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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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Entparaffinierung durch Extraktiv-Kristallisation | Trennungsmethode mit gesättigter methanolischer Harnstoff-Lösung | Vorbereitend wird gemäß Anleitung eine Portion Methanol mit Harnstoff gesättigt. Von dieser Lösung gibt man in einem Rggl. eine Portion wie beschrieben zu einer kleinen Menge der Schmierölfraktion aus der Erdöl-Vakuumdestillation. Man verschließt das Rggl., schüttelt kräftig und lässt den Ansatz 24 Stunden lang ruhen. Nach Filtration wird der Rückstand in ein anderes Rggl. gegeben und mir der doppelten Menge Wasser versetzt. Man schüttelt nach Verschließen kräftig. | Lehrer-/ Schülerversuch | Methanol |
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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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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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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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Abbau von PMMA | Spaltung von Polymethacrylsäuremethylester in seine Monomere | Man gibt zerkleinerte Stücke von Abfällen defekter Kfz-Rücklichtabdeckungen in ein Rggl. Das Glas wird schräg in ein Stativ eingespannt und mit dem Brenner erhitzt. Die dabei entstehenden Gase werden über einen Stopfen mit gewinkeltem Glasrohr ausgeleitet und in ein Rggl. geführt, das in Eiswasser steht. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Methylmethacrylat |
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CfL: Der Hochofenprozess | Vorgänge beim Hochofenprozess modellhaft betrachtet | Man füllt das Reagenzglas zunächst ca. 5 – 6 cm hoch mit Oxi-Reiniger und überschichtet diesen ca. 1 cm hoch mit kleinen Tonscherben. Dann gibt man eine etwa 1 cm dicke Schicht Aktivkohle in das Glas und schichtet darüber 5-10 Eisenoxid-Bröckchen. Nun füllt man das Reagenzglas bis ca. 2 cm unter den oberen Rand mit Aktivkohle und fixiert das Gemisch oben mit etwas Glaswolle. Nun erhitzt man mit einem Brenner zunächst das Kohle-Eisenoxid-Gemisch bis zur schwachen Rotglut. Dann richtet man den Brenner auf den Oxi-Reiniger, die oben aus dem Reagenzglas austretenden gasförmigen Stoffe werden mit einem zweiten Brenner oder einem brennenden Holzspan entzündet. Bei Bedarf klopft man während der Reaktion gelegentlich vorsichtig gegen den oberen Teil des Reagenzglases, damit das Gemisch nach unten in die Verbrennungszone nachrutscht. Bei nachlassender Sauerstoffentwicklung (Glühen wird schwächer, Flamme am oberen Rand des Reagenzglases erlischt) stellt man das Erhitzen des Reinigers ein und lässt das Reagenzglas erkalten. Dann gibt man die Reste des eingesetzten Eisenoxid-Kohle-Gemisches in eine Porzellanschale und prüft mit einem Magneten. | Lehrerversuch / nicht für Lehrerinnen i.g.A. | Kohlenstoffmonoxid (freies Gas) |
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CfL: Das Schwimm-Sink-Verfahren zum Trennen von Kunststoffen | Trennverfahren auf der Grundlage von Dichteunterschieden | Man füllt das Becherglas zu drei Vierteln mit Wasser, dann gibt man das Gemisch aus der zerkleinerten PET-Flasche und der Verschlusskappe in das Wasser und rührt einmal kräftig um. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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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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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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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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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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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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Cracken von Paraffinöl (Modellversuch) | Zerlegung längerkettiger Kohlenwasserstoffmoleküle | In ein schwer schmelzbares Rggl. gibt man eine Portion Paraffinöl, bringt darüber ein Stahlwolleknäuel ein, verschließt mit Stopfen und Gasableitungsrohr und erhitzt nacheinander die Stahlwolle und das Paraffinöl kräftig. Die entstehenden Gase und Dämpfe werden durch eine Kühlfalle geleitet. Die nicht kondensierenden Produkte leitet man weiter in ein Rggl. mit etwas Bromwasser. | Lehrerversuch | Paraffinöl (dünnflüssig), iso-Octan, 1-Buten (freies Gas), 1-Hexen, Bromwasser (verd. (w: 1-5%)) |
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Cracken von Erdöl | Thermische Zerlegung von Paraffinöl | Gemäß Beschreibung wird aus einem Rundkolben, der einen guten Bodensatz Aktivkohle, aus einem aufgesetzten Tropftrichter mit Paraffinöl sowie zwei nachgeschalteten Rggl. mit Ansatz die Apparatur aufgebaut. In das erste Reagenzglas gibt man etwas Bromwasser, das zweite steht in einem mit Eis gefüllten Becherglas. Man erhitzt den Rundkolben gemäß Anleitung und tropft dann das Pataffinöl auf die heiße Aktivkohle. Nach vollständiger Reaktion des Bromwassers beendet man das Erhitzen. Dem Londensat im zweiten Rggl. tropft man etwas sodaalkalische Kaliumpermanganat-Lösung zu. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Bromwasser (verd. (w: 1-5%)), Kaliumpermanganat, Natriumcarbonat-Decahydrat |
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