Experimente der Kategorie "Energetik/ Katalyse/ Kinetik"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Hüpfender Schnapsbecher | Zündung eines Knallgas-Gemisches mittels Katalysator | Man befüllt gemäß Beschreibung ein 2cl-Einweg-Schnapsglas mit Knallgas-Gemisch. Dieses hat man zuvor in einer 50ml-Spritze mit abgestumpfter Kanüle durch Aufziehen von 20 ml Sauerstoff und 40 ml Wasserstoff aus 2 Luftballonvorratsbehältern zubereitet. Man platziert das Schnapsglas wie angegeben über einem Stopfen, auf dem eine Pt/Pd-Katalysator-Perle liegt und begibt sich sofort auf ca 1 m Sicherheitsabstand. | Lehrerversuch | Wasserstoff (freies Gas) |
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Hydrolyse von p-Nitrophenylacetat - visuell-kolorimetrisch | Modellreaktion einer Esterasewirkung (z.B. Papain) | Gemäß Anleitung wird eine Phosphat-Pufferlösung pH8 zubereitet. Mit diesem Phosphatpuffer werden wiederum 0,001-molare Imidazol-, Cystein- und Cysteamin-Lösungen angesetzt. Eine 0,01-molare ethanolische p-Nitrophenylacetat-Lösung wird bereitgestellt. Die Imidazol-, die Cystein- und die Cysteamin-Lösungen werden jeweil in einem Rggl. vorgelegt, ebenso eine reine Phosphat-Pufferlösung. Möglichst zeitgleich startet man die Reaktion durch Zugabe von jeweils 0,5ml p-NPA-Lösung und schüttelt gut durch. Die Farbreaktionen werden verglichen. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Ethanol (absolut), Imidazol, L-Cystein, Cysteamin, Papain |
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Katalase - Hitzedenaturierung | Wasserstoffperoxid-Zersetzung auf Katoffelscheiben | Variante A: Eine Kartoffelscheibe wird in eine Schale gelegt. Man erhitzt gemäß Anleitung eine Gabel und presst sie für 20 sec auf die Scheibe. Dann verteilt man auf deren Oberfläche Wasserstoffperoxid-Lösung. Variante B: Man legt Scheiben einer rohen und einer gekochten Kartoffel jeweils in eine Schale und verteilt darauf Wasserstoffperoxid-Lösung. Gemäß Anleitung werden variierte Ansätze mit rohem und gekochtem Kartoffelpresssaft sowie mit Frischhefe bzw. Trockenhefeaufschlämmung durchgeführt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Sauerstoff (freies Gas) |
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Katalytische Oxidation von Ammoniak | Oxidation von Ammoniakgas am Pt-Perlkatalysator | Ammoniakgas wird im Luftstrom aus Ammoniaklösung freigesetzt und am Perlkatalysator oxidiert. Die Reaktionsprodukte werden in Wasser geleitet. In der Lösung lässt sich sowohl Acidität als auch Nitrat nachweisen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%)), Salpetersäure (verd. w=____% (5-20%)) |
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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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Katalytische Oxidation von Ethanol | Davy-Lampe: Katalytische Oxidation von Ethanol | An einer Plalindraht-Spirale, der bei einem Spiritusbrenner auf der Spitze eines Dochtes steckt, oxidiert Ethanoldampf ohne Flamme. Die katalysierte Reaktion bringt den Draht zum Glühen. (Alternativ: Konstantandraht) | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethanol (ca. 96 %ig) |
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Katalytisches Cracken (nach PHYWE) | Zerlegung längerkettiger Kohlenwasserstoffmoleküle mittels Perlkatalysator (Pt) | Ein Rundkolben mit Paraffinöl und Perlkatalysator wird durch einen Heizpilz erhitzt. Über eine Destillierbrücke werden die Crackprodukte (Gase und Dämpfe) in einen zweiten Rundkolben mit seitlichem Ansatz geleitet, der in kaltem Wasser steht. Die gasförmigen Produkte werden über einen Dreiwegehahn zu einem Kolbenprober geführt. Die Destillierbrücke trägt ein Thermometer (bis 250 °C). | Lehrerversuch | Paraffinöl (dünnflüssig), iso-Octan, n-Hexan, 1-Buten (freies Gas) |
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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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Korrosion von Aluminium | Kupfer(II)-chlorid als Katalysator | In einen entfetteten Teelichtbecher gibt man eine ca. 5%ige Kupfer(II)-chlorid-Lösung (alternativ: Kupfersulfat-Natriumchlorid-Lösung) sowie etwas Tensid-Lösung. Das Aluminium zersetzt sich unter Wasserstoff-Freisetzung, wobei gasgefüllter Schaum entsteht, den man nach Beendigung der Gasentwicklung entzünden kann. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoff (freies Gas), Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat |
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Koval. Immobilisierung von Invertase an Glas | Anlagerung eines Enzyms an eine dotierte Deckgläschen-Oberfläche | Aus Natronlauge- und Essigsäure-Maßlösung wird gemäß Anleitung eine Acetat-Pufferlösung pH=4,6 bereitgestellt, ebenso die benötigten Reagenzlösungen. 3 Deckgläschen (DG) werden wie beschrieben vorbehandelt und auf der Oberflächen mit 1 Tropfen 3-Aminopropyl-trimethoxysilan benetzt. Das Vorhandensein der Aminogruppen auf der Glasoberfläche wird mittels TNBS-Lösung nachgewiesen, nachdem man ein DG mit kalt gesättigter Borax-Lösung behandelt hat. Die beiden anderen DG werden 15 min lang mit Glutardialdeyd-Lösung überdeckt, danach dreimal mit Pufferlösung abgespült. Der Nachweis der Aldehydgruppen wird an einem DG mittelös SCHIFFs Reagenz durchgeführt. Das verbleibende DG wird gemäß Anleitung in eine gepufferte Saccharose-Lösung und dann in Invertase-Lösung gebracht. Der Nachweis der Enzymaktivität erfolgt nach 5 min mittels 3,5-Dinitrosalicylsäure-Lösung. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L), Glutardialdehyd-Lösung (wässrig, w=25%), 3-Aminopropyl-trimethoxysilan, Schwefelsäure (konz. w: >15%), di-Natriumtetraborat (wasserfrei), 3,5-Dinitrosalicylsäure, 2,4,6-Trinitrobenzolsulfonsäure-Lösung (wässrig, ca. 1-molar) |
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Landolt-Zeit-Reaktion "iod-Uhr" | Variationen des zeitlichen Ablaufs | Gemäß dem Mischungsschema bereitet man die drei Lösungen vor. Man mischt in drei Ansätzen die Natriumsulfit- und die Stärke-Lösung jeweils vor und fügt mit Starten der Stoppuhr die Iodat-Lösung in den drei Mengenvarianten hinzu. Die Zeit bis zur schlagartigen Schwarzblaufärbung wird ermittelt. | Lehrerversuch | Natriumsulfit-Heptahydrat, Ethanol (ca. 96 %ig), Schwefelsäure (konz. w: ca. 96%), Kaliumiodat |
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Latentwärmespeicher | Natriumacetat und sein Kristallwasser | In einem 500-ml-Kolben werden 50ml Wasser mit 500g frischem Natriumacetat-Trihydrat vermischt. Zum Auflösen wird der Kristallbrei vorsichtig unter Rühren erhitzt. Man lässt auf 20 *C abkühlen und hat einen metastabilen Zustand. Beim Anstoß der Kristallisation z.B. durch Reiben mit dem Glasstab bildet sich unter enormer Wärmefreisetzung die feste Kristallmasse. Der Chemismus ist reversibel und damit wiederholbar. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumacetat-Trihydrat |
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Leclanché im Teelichtbecher | Ein galvanisches Aluminium-Braunstein-Element | Einem Gemisch von Ammoniumchlorid und Braunstein (2 : 1) setzt man etwas Stärke und Graphitpulver zu. Man rührt daraus unter Zusatz von wenig Wasser einen zähen Brei. Ein Teelichtbecher wird innen mit feuchtem Filterpapier ausgekleidet. Dann füllt man den Brei ein und steckt einen Graphitstab hinein. Die elektrische Spannung zwischen Graphitstab und Aluminiumbecher wird gemessen und evtl. genutzt (Motoranteib). | Lehrer-/ Schülerversuch | Ammoniumchlorid, Mangan(IV)-oxid |
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Licht durch chemische Reaktion | Luminiszenz mit Pyrogallol | Man löst in einem größeren Kolben zuerst wenige g Pyrogallol in der 10fachen Menge Wasser. Zu dieser Lösung gibt man dann eine gleich große Portion gesättigte Kaliumcarbonat-Lösung und ebenso viel Formalin-Lösung. Man schüttelt das Gemisch im verdunkelten Raum gut durch. Nun lässt man 30%ige Wasserstoffperoxid-Lösung hinzufließen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Pyrogallol, Kaliumcarbonat, Formaldehyd-Lösung (___%ig (w: 5-25%), enth. Methanol), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)) |
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Lösen von Chlorwasserstoff - energetisch betrachtet | Exotherme Bildung von Salzsäure | Das untere Ende eines Thermometers wird mit feuchtem Papier umwickelt. Dann taucht man es in eine Chlorwasserstoffatmosphäre, z.B. in den Gasraum über rauchender Salzsäure und beobachtet das Thermometer. (Alternativ: Man leitet unter permanenter Temperaturkontrolle Chlorwasserstoff auf die Oberfläche einer Wasserportion im Becherglas.) | Lehrer-/ Schülerversuch | Chlorwasserstoff (wasserfrei), Salzsäure (konz. (w: >25%)) |
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Lösungswärme bei Calciumchlorid | Auflösen von wasserfreiem und kristallwasserhaltigem Calciumchlorid | Unter Temperaturkontrolle werden wasserfreies Calciumchlorid und Calciumchlorid-Tetrahydrat in Wasser gelöst. | Lehrer-/ Schülerversuch | Calciumchlorid-Tetrahydrat, Calciumchlorid (getrocknet) |
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Magnesium reagiert mit Kohlenstoffdioxid | Freisetzung von elementarem Kohlenstoff | Vorbereitend wird der Boden eines Standzylinders mit etwas Sand bedeckt. Man füllt anschließend Kohlendioxid hinein und deckt den Zylinder ab. Ein Magnesiumband wird - mit Tiegelzange gehalten - in der Brennerflamme entzündet und in den Zylinder mit Kohlendioxid getaucht. | Lehrerversuch | Kohlenstoffdioxid (Druckgas) |
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Metalloxide als Katalysatoren | Untersuchung der katalytischen Wirkung bei verschiedenen Metalloxiden | Über die Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit der Freisetzung von Sauerstoff wird die Eignung von Metalloxiden als Katalysatoren überprüft. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig (w=3%)), Zinkoxid, Kupfer(II)-oxid (Drahtstücke) |
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Methanisierung von Wasserstoff aus reg. Energie | Platinkatalysierte Reduktion von Kohlenstoffdioxid mit Wasserstoff | Vorbereitend wird ein Quarzrohr mit Platinkatalysator-Perlen befüllt und mit Widerstandsdraht eng umwickelt, der mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden ist. Das Reaktionsrohr ist zwischen zwei Gasspritzen eingebaut, von denen die eine leer und die andere mit Wasserstoff und Kohlendioxid befüllt ist. Man heizt das Quarzrohr auf ca. 400 C auf und drückt langsam die Gasportion über einen 8-Minuten-Zeitraum hin und her. Der Nachweis von umgesetzten Kohlendioxid lässt sich mit der Kalkwasserreaktion durch Vergleich mit einer vorbereiteten Trübungsreihe halb quantitativ durchführen. Durch Vergleich der Flammenfarbe vor und nach dem Experiment, die man mittels kanülenbestückter Spritze erzeugt, wird untersucht, ob Waserstoff oder Methan das brennende Gas ist. Die quantitative Untersuchung der Methanisierung ist auch sehr gut mit dem Low-Cost-GC von Kappenberg möglich. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Methan (freies Gas), Wasserstoff (freies Gas) |
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Natriumthiosulfat reagiert mit Eisen(III)-nitrat | Spontane endotherme Reaktion von Natriumthiosulfat mit Eisen(III)-nitrat | Gemische von Natriumthiosulfat-Pentahydrat und Eisen(III)-nitrat-Nonahydrat bzw. mit Aluminiumnitrat-Nonahydrat werden unter Temperaturkontrolle zur Reaktion gebracht. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumthiosulfat-Pentahydrat, Eisen(III)-nitrat-Nonahydrat, Aluminiumnitrat-Nonahydrat, Schwefeldioxid (freies Gas), Natriumnitrat |
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