Chemie - Die Lehre von den Stoffen

3. Experimente zur eindeutigen Stoffbeschreibung

Schmelz- und Siedepunkt

Ein Becherglas wird zur Hälftemit destilliertem Wasser gefüllt; das Wasser wird gekocht und die Siedetemperatur für etwa 5 Minuten Kontrolliert. Gleichzeitigwird die Siedetemperatur beim Kochen von Salzwasser für etwa 5 - 10 Minuten verfolgt.

Ein Schmelzpunktröhrchen wird mit Naphthalin auf2 bis 3 mm gefüllt und in ein Gerät zur Schmelzpunktbestimmung (Abb. 3.2) gebracht, das mit Wasser gefüllt ist. Es wirdmit kleiner Flamme wchwach erhitzt und die Temperatur abgelesen. sobald das Naphthalin gerade flüssig geworden ist.

Stoffe können bei Zimmertemperatur in den Aggregatzuständen fest, flüssig oder gasförmig in Erscheinung treten. Der Aggregatzustand eines Stoffes ist durch die Temperatur bestimmt, bei der er schmilzt (oder erstarrt) bzw. siedet (oder kondensiert).

Löst man Salz in Wasser, so hat das Gemenge Salzwasser einen höheren Siedepunkt als reines Wasser. Beim Sieden von Salzwasser verdampft laufend Wasser, dabei ist ein langsames Ansteigen der Siedetemperatur (Siedebereich) zu beobachten (Versuch , Abb. 3.1). Die Höhe des Siedepunktes hängt also ab von der Menge des in Wasser gelösten Salzes, denn durch das Verdampfen des Wassers wird der Anteil des Salzes im Vergleich zu Wasser immer größer.

3.1 Mit Hilfe dieser einfachen Versuchsanordnung kann die Siedetemperatur einer Flüssigkeit bestimmt werden.

3.2 Gerät zur Schmelzpunktbestimmung. Die Probe befindet sich in einem dünnen Glasröhrchen direkt am Temperaturfühler. Rechts: Schema der Schmelzpunktbestimmung.

Schema der Schmelzpunktbestimmung

Reinstoffe haben einen festen Siedepunkt. Mischungen haben einen Siedebereich.

Reinstoffe haben scharfe Schmelz- und Siedepunkte.

Gemenge haben einen Schmelz- und Siedebereich.

Siede- und Schmelzpunktbestimmung sind exakte Methoden zur Stofferkennung.

Ebenso haben nur Reinstoffe einen festen Schmelzpunkt. Salzwasser (z.B. Meerwasser) hat einen tieferen Gefrierpunkt als reines Wasser. Wie der Siedepunkt, so hängt auch der Gefrierpunkt einer Mischung von den Anteilen der gemischten Stoffe ab. Da die Bestimmung des Schmelz- oder Siedepunktes auf die Ermittlung von Zahlenwerten hinausläuft, gilt diese Art der Stoffuntersuchung als besonders zuverlässig. Oft genügt die Bestimmung des Siedepunktes oder des Schmelzpunktes zur eindeutigen Stofferkennung.

Die Löslichkeit.

Wenn etwas Salz oder Zucker in Wasser gebracht wird, beobachten wir, wie die Feststoffe langsam im Wasser verschwinden: sie lösen sich auf. Wasser ist ein Lösungsmittel für Salz und Zucker. Dagegen löst sich Salz im Lösungsmittel Benzin nicht auf.

Man gibt eine Kochsalzlösung in ein Uhrglas und dampft die Lösung über der kleinen Brennerflamme ein. Folgerung?

Eine Lösung ist ein einheitliches Gemenge eines Lösungsmittels mit dem darin gelösten Stoff, das wieder in die Bestandteile zerlegt werden kann.

Viele brennbare Stoffe sind feuergefährlich

3.2 Destilliertes Wasser ist ein Reinstoff und hat deshalb einen festen Siedepunkt. Bei Salzwasser steigt die Siedetempertur während des Kochens innerhalb eines bestimmten Bereichts an (Siedebereich); es ist kein Reinstoff.

Die exakte Angabe «löslich» oder «unlöslich» verlangt deshalb immer die Angabe des Lösungsmittels. Das erhaltene Salz- bzw. Zuckerwasser nennt der Chemiker eine Salzlösung bzw. Zuckerlösung. Fett löst sich bekanntlich nicht in Wasser. Mit Benzin kann man dagegen Fett lösen. Die chemische Reinigung kennt eine große Zahl verschiedener Lösungsmittel, mit denen Verunreinigungen beseitigt (gelöst) werden können.

Die Brennbarkeit

Es gibt brennbare und nicht brennbare Stoffe. Unter den brennbaren sind eine Reihe besonders feuergefährlicher Stoffe, die explosionsartig abbrennen können. Darum sind Transportfahrzeuge und Behälter mit feuergefährlichem Inhalt besonders gekennzeichnet (Abb. 13.3). Beim Umfüllen brennbarer Flüssigkeiten ist äußerste Vorsicht geboten: kein offenes Feuer, kein elektrischer Zündfunke!

3.4 Mit dieser Versuchsanordnung wird die elektrische Leitfähigkeit eines Metalls und von Glas geprüft, indem die Strecke A-B des Stromkreises mit Magnesiumband und dann mit einem Glasstab überbrückt wird.

3.5 Mit dieser Versuchsanordnung wird die elektrische Leitfähigkeit von Salzwasser und dann von Zuckerwasser überprüft. In die Lösung tauchen Kohlestäbe.

Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden!

Zur Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit werden Versuche entsprechend der Abb. 3.4 - 3.6 durchgeführt.

Leitfähikeitsmessungen dürfen nicht mit Netzspannung (220 V) durchgeführt werden.

Die elektrische Leitfähigkeit.

Feststoffe und Lösungen kann man in Leiter und Nichtleiter einteilen.

Wende dein Wissen an! Die Stoffpaare Wasser - Alkohol, Puderzucker - Mehl, Eisen - Blei sind jeweils durch eine Eigenschaft eindeutig zu unterscheiden. Um welche Eigenschaften handelt es sich bei den einzelnen Stoppfaaren?

Metalle leiten im Gegensatz zu Glas oder Gummi den elektrischen Strom. Man kann die Feststoffe grob in Leiter und Nichtleiter für den elektrischen Strom einteilen.

Wie Versuch zeigt, können auch bestimmte Lösungen den Strom leiten, so dass die obige Einteilung auch auf Flüssigkeiten erweitert werden kann. Wenn elektrische Geräte mit leitenden Flüssigkeiten in Berührung kommen können, ist höchste Vorsicht geboten. Von tödlichen Unfällen in Badezimmern durch Stromschlag ist trotz aller Warnungen immer wieder zu hören.

3.6 Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit. Die Anlage arbeitet mit Flüssigkeiten in Berührung kommen können, ist höchste Vorsicht geboten. Von tödlichen Unfällen in Badezimmern durch Wechselstrom, Spannung bis 20 Volt. An dem Schemabild ist zu erkennen, dass es sich um einen Stromkreis handelt, der an einer Stelle unterbrochen ist. Mit der Flüssigkeit wird der Stromkreis geschlossen.

Tabelle 2: Kennzeichnende Eigenschafen von Stoffen

	Schmelzpunkt in °C	Siedepunkt in °C	Löslichkeit in Wasser	Brennbarkeit	Elektr. Leitfähigkeit
Ethanol	− 112	78,2	ja	ja	nein
Blei	326,4	1750	nein	nein	ja
Schwefel	119	444,6	nein	ja	nein

Experimentell bestimmbare Eigenschaften: Schmelzpunkt, Siedepunkt, Dichte, Löslichkeit, Brennbarkeit, Leitfähigkeit.

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