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5.1 Wasser – eine Verbindung

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5.1 Wasser – eine Verbindung
Wasser – ein e Verbi nd ung
zur Wasser­
strahlpumpe
Glastrichter
Kühlung
durch
Eiswasser
konden­
siertes
Wasser
B2 Apparatur zum Sammeln des Kondensats aus
der Brennerflamme
An kalten Wintertagen bilden sich hinter den
Auspuffrohren von Kraftfahrzeugen Nebel­
wolken [B3]. Wenn im Chemieraum viele
Gasbrenner in Betrieb sind, beschlagen häufig
die Fensterscheiben. Offenbar entsteht in den
Flammen der Gasbrenner und im Automotor
auch Wasserdampf, der an der kalten Luft oder
den kalten Fensterscheiben zu Wassertröpf­
chen kondensiert.
Diese Beobachtungen lassen vermuten, dass
bei der Verbrennung von Benzin und Brenner­
gas Wasser gebildet wird.
B1 Wassernachweis
mit Watesmopapier
Wasser – ein Verbrennungsprodukt. Saugt
man die Verbrennungsgase einer Brenner­
flamme durch ein gut gekühltes Reagenzglas,
so kondensiert bald eine größere Flüssigkeits­portion [B2]. Die Siedetemperatur der Flüssig­keit beträgt 100 °C und die Dichte 1 g/cm3.
Bei der Verbrennung des Brenner­gases
entsteht also Wasser als Reaktionsprodukt.
Ein einfacher und schneller Nachweis für
Wasser kann mit weißem Kupfersulfat [B4]
durchgeführt werden. Es wird bei Berührung
mit Wasser blau. Auch mit dem Wassertest­
papier Watesmo lässt sich Wasser nachweisen
[B1]. Hierfür genügen sehr kleine Wasser­
portionen.
Exkurs L avoisier untersuchte die Zusammensetzung des Wassers
Magnesiumband
Stahlwolle
nasser Sand
Brenner
V1 Stelle den Gasbrenner nach B2 unter einen
Glastrichter und sauge mit der Wasser­
strahlpumpe die heißen Verbrennungsgase
ab.
V2 Gib auf weißes Kupfersulfat etwas dest.
Wasser. Wiederhole die Probe mit der
Flüssigkeit aus V1 sowie zum Vergleich mit
Benzin.
V3 Man füllt in ein schwer schmelzbares
Reagenzglas ca. 2 cm hoch Sand und tropft
aus einer Pipette so viel Wasser zu, dass
ein dicker Brei entsteht. In die Mitte
des Reagenzglases schiebt man ein Knäuel
blank geschmirgeltes Magnesiumband
und verschließt das Glas mit Stopfen und
Gasableitungsrohr (Stahlwollesicherung!).
Man erhitzt das Magnesium bis zur be­
ginnenden Rotglut und entwickelt durch
schwaches Erhitzen des Sandes Wasser­
dampf. Wenn das Metall aufglüht, wird nur
noch schwach erhitzt, sodass sich weiterhin
Wasserdampf entwickelt. An der Spitze
des Gasableitungsrohres entzündet man
das austretende Gas. (Schutzbrille! Schutz­
scheibe!)
B5 Reaktion von Wasser mit Magnesium
Da Wasser bei Verbrennungsreaktionen
entsteht, könnte es eine Sauerstoffverbindung
sein. Diese Vermutung kann mit einem
Experiment überprüft werden. Dazu benötigt
man ein reaktionsfreudiges Metall.
Wasser – eine Sauerstoffverbindung? In
einem Reagenzglas wird Wasserdampf über
erhitztes Magnesium geleitet [V3, B5]. Das
Magnesium glüht auf, das Glühen wandert
durch die Metallportion, zurück bleibt ein
weißer Feststoff. Kurz nach dem Aufglühen
des Magnesiums lässt sich an der Spitze des
Glasrohres ein Gas entzünden. Hält man
über die Brennerflamme ein kaltes, trockenes
Becherglas, so kondensiert eine Flüssigkeit.
Diese lässt sich als Wasser identifizieren.
Magnesium reagiert mit Wasser zu
Magnesium­oxid und einem brennbaren Gas:
Das brennbare Gas ist Wasserstoff. Es hat eine
Redoxreaktion stattgefunden.
Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) gilt als Begründer der modernen
Chemie. Seine Untersuchungen und Überlegungen haben entscheidend zu den
heutigen Vorstellungen von den Elementen und Verbindungen beigetragen.
Lavoisier fand heraus, dass bei Verbrennungen der brennbare Stoff mit Sauer­
stoff reagiert. Eine weitere bahnbrechende Erkenntnis ist ihm und anderen
Wissenschaftlern seiner Zeit zu verdanken. Bis in das 18. Jahrhundert ging man
davon aus, dass Wasser ein elementarer Stoff sei. Lavoisier ordnete das
Wasser den Verbindungen zu. Dieser Gedanke entwickelte sich, als Lavoisier
einen Schmied bei der Arbeit beobachtete: Nach dem Abkühlen von glühendem Eisen in Wasser war die Eisenoberfläche oxidiert. Aus dieser alltäglichen
Beobachtung und seinen Überlegungen entstand das folgende Experiment:
Er ließ einen eisernen Flintenlauf mit zerkleinerten Eisennägeln füllen und in
einem Ofen bis zum Glühen erhitzen. Dann leitete er Wasserdampf durch das
Rohr. Das austretende Gas fing er über Wasser auf. Da aus dem aufgefangenen
Gas durch Verbrennung wieder Wasser entstand, nannte er es Hydrogenium
(griech.: Wasserbildner). Im deutschen Sprachraum heißt dieses Gas Wasserstoff.
Magnesium + Wasser Magnesiumoxid +
Wasserstoff
Da Magnesium mit Wasser heftig reagieren
kann, darf Wasser auch nicht zum Löschen von
Magnesiumbränden verwendet werden.
Wasser ist eine Sauerstoffverbindung, ein
Oxid.
A1 Zeichne eine Apparatur, mit der sich das
bei der Reaktion von Magnesium mit Was­
ser entstehende Gas auffangen lässt.
B3 Nebelbildung durch kondensierenden
Wasser-dampf aus Autoabgasen
108 Allgemeine Chemie
B4 Wassernachweis. Weißes Kupfersulfat wird
blau
A2 Begründe mit V3, dass Wasser eine Ver­
bindung und kein elementarer Stoff ist.
Wasser und Wasserstoff 109
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Gesundheitswesen
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