Chemie Praktikum Klasse 11

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Thema: 1.: Versuche mit Alkoholen

Grundlagen

Ethanol und Methanol sind Kohlenstoffverbindungen (organisches Material) mit einer OH-Gruppe, sind also Alkohole. Man gewinnt sie z.B. durch Destillation von vergärten Früchten. Ausgangsstoff ist hierfür der darin enthaltene Traubenzucker, aus dem sich mithilfe von Enzymen und Wasser schließlich Alkohol und CO2 bilden. Da der Alkoholanteil hierbei nur sehr gering ist, werden die unerwünschten Stoffe durch eine Destillation bei nicht allzu hoher Temperatur davon getrennt. Der Siedepunkt des Ethanols liegt bei 78 Grad Celsius; erhitzt man stärker, landet im Destillat mehr unerwünschtes Wasser. Ab einer Konzentration von 50% ist Ethanol brennbar. Als Lösungsmittel eignet es sich besonders gut. Methanol ist im Gegensatz zu Ethanol besonders giftig.

Lithium ist ein Alkalimetall und reagiert äußerst schnell und heftig mit anderen Stoffen, weswegen es meist nur in oxidierter Form vorkommt. Entfernt man die Oxidationsschicht, kommt darunter ein metallischer Glanz zum vorschein.
Litium findet z.B. Verwendung bei der Kernfusion und in Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Akkus.

Bor gehört zur Gruppe der Nichtmetalle und ist sehr selten. Es hat eine bräunliche Färbung und reagiert nur sehr schlecht. Häufige Erscheinungsform wären z.B. das Mineral Borax und wird zum Herstellen temperaturbeständiger Glassorten verwendet.

Ein Eis-Wasser-Natriumchloridgemisch kann etwas kälter werden als der Gefrier-punkt, ohne dabei fest zu werden. Glycol verhindert dies noch weiter und wird daher in Solaranlagen und Scheibenwischeranlagen verwendet. Zum einen verhindert dies, dass durch die Ausdehnung des Eises irgendetwas platzt, zum anderen sind die Geräte auch bei Minusgraden einsetzbar

1.1 Die Reaktion von Alkoholen mit Alkalimetallen

Versuch:

Aufgabe:

Die funktionelle Gruppe der Alkohole ist die Hydroxylgruppe. Sie bestimmt das Reaktionsverhalten der Alkohole maßgeblich, wie die Reaktion mit Alkalimetallen zeigt.

Benötigte Geräte und Materialien:

Reagenzglas, Messer, Pinzette, Holzspan, Reagenzglasgestell, absolutes Ethanol, Lithium, Wasser, Universalindikatorlösung, Schutzbrille

Durchführung:

Es sollen in ein Reagenzglas mit 3ml reinem Ethanol ein kleines Stück Lithium gegeben werden. Dieses sollte vorher möglichst sauber entrindet worden sein. Danach nähert man der Reagenzglasöffnung einen entzündeten Holzspan. Jetzt verdunstet der Alkohol und es kann Wasser sowie ein Tropfen Universalindikator dazugegeben werden.

Auswertung:

1. Das Lithium reagiert heftig mit dem Wasser. Das Reagenzglas erwärmt sich dabei. Das aufsteigende Gas gibt beim Entzünden einen laut von sich, darum handelt es sich offensichtlich um Knallgas, also Wasserstoff. Der Universalindikator zeigt eine Färbung, die auf einen Alkalischen Stoff Rückschlüsse ziehen lässt. Was im Reagenzglas verbleibt ist Lithiumhydroxid.

2. Reaktionsgleichungen:

a) Reaktion von Lithium mit Wasser: 2Li+ 2H20 -> H2 + 2LiOH

b) Reaktion von Lithium mit Ethanol: 2Li + 2C2H5OH -> H2 + 2LiOC2H5

1.2 Unterscheidung von Methanol und Ethanol durch Borsäureprobe

Aufgabe:

Methanol ähnelt in Geruch, Geschmack und Aussehen stark dem Ethanol. Eine Dosis von 20g Methanol ist tödlich; kleinere Mengen führen zur Erblindung

Durchführung:

Es soll zuerst eine Spatelspitze Borsäure in zwei der Porzellanschalen gegeben werden. In die erste Schale gibt man dann etwa 2ml Ethanol und die zweite die selbe Menge Methanol. Unter dem Abzug entzündet man beide und führt das selbe mit den unbekannten Stoffen durch.

Beobachtungen & Auswertung:

Ethanol hat eine blaue Flamme, Methanol erleuchtet in grün.

Die unbekannte Probe war aufgrund der geringen Kosten für Spiritus und natürlich auch aufgrund der blauen Färbung Ethanol.

1.3 Ethandiol (Glycol / Glykol) als Frostschutzmittel

Aufgabe:

Frostschutzmittel-Konzentrat für die Scheibenwischanlage enthält laut Verpackung unter 5% nichtionische Tenside, Alkohol, Glycol und Farbstoff

Benötigte Geräte und Materialien:

Becherglas, Reagenzgläser, Thermometer, Messzylinder, Eiswürfel, Kochsalz, Ethandiol, Wasser.

Durchführung:

Es soll zunächst eine Eis- Kochsalzmischung aus 2/3 Eis und 1/3 Kochsalz hergestellt werden. Zur Bestimmung des Gefrierpunkts soll ein Reagenzglas mit Wasser und eines mit einer Lösung aus Ethandiol und Wasser in das Kältebad gestellt werden.

Beobachtungen & Auswertung:

Normales Wasser gefriert schnell, Glycol dagegen viel später.

1. Wasser hat eine Siedetemperatur von 100°C unter Idealbedingungen (kein Unterdruck). Bei Ethanol sind es laut Chemiebuch 197°C, es hat aber auch stärkere zwischenmolekulare Kräfte (H-Brücken).
Das ist nützlich, weil das Glycol dann nicht so schnell verflüchtigt.

2. Polares löst sich in polarem, was auf beide Stoffe zutrifft. Das liegt an den Wasserstoffbrücken.