Diese Laborsitzung befasst sich mit dem Konzept der Löslichkeit und untersucht, wie sich verschiedene gelöste Stoffe – wie Kochsalz, Zucker, Kreidestaub, Natriumbicarbonat und Maisstärke – in Wasser und potenziell in Ethanol oder Öl bei unterschiedlichen Temperaturen lösen. Ziel ist es, den Einfluss der Temperatur auf die Löslichkeit verschiedener Substanzen in jedem Lösungsmittel aufzudecken und so die dynamische Beziehung zwischen Temperatur, gelöstem Stoff und Lösungsmittel im Lösungsprozess zu verstehen.
Bildungsziele
- Löslichkeit verstehen Die Teilnehmer werden das Grundkonzept der Löslichkeit untersuchen und lernen, wie die Fähigkeit eines Lösungsmittels, einen gelösten Stoff aufzulösen, von der Temperatur und der chemischen Beschaffenheit sowohl des gelösten Stoffes als auch des Lösungsmittels beeinflusst wird.
- Der Einfluss der Temperatur auf die Löslichkeit: Die Sitzung zielt darauf ab, zu demonstrieren, dass die Löslichkeit der meisten Feststoffe in Wasser mit steigender Temperatur zunimmt, was eine größere Auflösung des gelösten Stoffes ermöglicht.
- Einblicke in chemische Wechselwirkungen: Durch den Vergleich der Löslichkeit verschiedener gelöster Stoffe in verschiedenen Lösungsmitteln gewinnen die Teilnehmer Einblicke in die Bedeutung chemischer Wechselwirkungen bei LösungsProzessen.
Diese Sitzung beleuchtet nicht nur die Grundlagen der Löslichkeit, sondern bietet auch eine unschätzbare praktische Erfahrung. Durch die Untersuchung der Löslichkeit verschiedener Substanzen unter unterschiedlichen Bedingungen erzielen die Teilnehmer ein umfassendes Verständnis dafür, wie Temperatur und chemische Eigenschaften die Löslichkeit beeinflussen. Diese Erkundung unterstreicht die Bedeutung chemischer Wechselwirkungen für die Löslichkeit und bietet eine praktische Anwendung von Chemieprinzipien, die für Studium und Forschung in diesem Bereich unerlässlich sind.
Protokoll
- Wassermessung
Messen Sie mit einem Messzylinder 100 ml kaltes Leitungswasser ab und gießen Sie es in einen 100 ml Becher.
- Vorbereitung für die Heizung
a) Legen Sie einen magnetischen Rührfisch in den Becher.
b) Stellen Sie den Becher auf die Heizplatte, ohne diese einzuschalten.
- Installation des Thermometers
Befestigen Sie eine Universalspange am Ständer über der Mitte des Becherglases.
b) Platzieren Sie das Thermometer im Becherglas, indem Sie es mit einer Universal-Klemme fixieren, ohne dass es den Boden berührt.
- Wiegen von Salz
a) Mit einem Spatel ca. 10 g Kochsalz (Natriumchlorid) in die Pfanne geben.
b) Den Salz in das kalte Wasser des Becherglases gießen.
- Auflösung von Salz
a) Den Magnetrührer aktivieren, um gut zu mischen.
b) Fügen Sie nach und nach 10-g-Portionen Salz bis zu insgesamt 20 g hinzu, warten Sie jedes Mal auf vollständige Auflösung.
c) Gib weiterhin jeweils 2 g Salz hinzu, bis sich das Salz nicht mehr löst und sich am Boden des Becherglases zu sammeln beginnt.
Notieren Sie die Gesamtmenge an Salz, die in den Becher gegossen wurde, bis zu dem Punkt, an dem sich das Salz nicht mehr auflöst und sich am Boden des Bechers zu sammeln beginnt.
- Heizung
a) Stellen Sie die Heizplatte auf 75°C ein, um die Lösung zu erwärmen.
b) Beobachten Sie, ob sich das angesammelte Salz bei steigender Temperatur auflöst.
c) Notiere die Temperatur, die das Thermometer in dem Moment anzeigt, in dem sich das Salz vollständig aufgelöst hat.
- Wiederholung des Experiments
a) Wiederholen Sie dieselben Schritte mit dem Zucker (Glukose), dem Kreidemehl (Kalziumkarbonat), dem Natriumbikarbonat und der Maisstärke (Stärke), um die Löslichkeit dieser Substanzen zu vergleichen.
b) Leeren Sie den Inhalt der Glasgeräte gründlich in den Auffangbehälter und spülen Sie zwischen den Versuchen mit destilliertem Wasser.
c) Bei jedem Feststoff wird die Menge, die Sie dem Wasser im Becherglas zugeben müssen, um eine vollständige Auflösung zu erzielen, von Feststoff zu Feststoff variieren.
Erwartete Ergebnisse
Löslichkeit von Speisesalz in Abhängigkeit von der Temperatur
Die Ergebnisse deuten auf eine Zunahme der Löslichkeit von Kochsalz mit steigender Temperatur hin. Anfangs löste sich das gesamte zugegebene Salz in Wasser bei Raumtemperatur (Löslichkeit beträgt 36 g/100 ml), aber als über einen bestimmten Punkt hinaus mehr Salz zugegeben wurde, begann es sich am Boden abzusetzen, was darauf hindeutet, dass die Löslichkeitsgrenze erreicht war. Beim Erhitzen erhöhte sich die Löslichkeit, wodurch sich mehr Salz auflösen konnte.
Löslichkeit verschiedener Substanzen in Wasser
Kochsalz: löst sich in Wasser (36g/100mL bei 25°C).
Zucker: löst sich in Wasser auf (91 g/100 ml bei 25 °C).
Kreidestaub: unlöslich und setzt sich mit der Zeit am Boden ab.
Natriumhydrogencarbonat: löst sich in Wasser (9,6 g/100 ml bei 25 °C).
Maisstärke: unlöslich und setzt sich mit der Zeit am Boden ab.
Löslichkeit in verschiedenen Lösungsmitteln
In Alkohol und Öl sind alle oben genannten Substanzen unlöslich.
Beobachtung von Löslichkeitsfaktoren
Die Schüler werden beobachten, wie die Art des gelösten Stoffes, des Lösungsmittels und die Temperatur die Löslichkeit beeinflussen. Zum Beispiel werden sie sehen, dass sich Salz in Wasser, aber nicht in Öl oder Alkohol löst.
Löslichkeit bei Temperaturänderungen
Sie werden experimentell bestimmen, wie sich die Löslichkeit von Kochsalz mit der Temperatur ändert, und dabei feststellen, dass die Löslichkeit mit steigender Temperatur zunimmt.
Löslichkeit verstehen
Schüler lernen, dass sich nicht alle gelösten Stoffe in allen Lösungsmitteln lösen und dass die Löslichkeit einer Substanz von der chemischen Beschaffenheit sowohl des gelösten Stoffes als auch des Lösungsmittels abhängt.
Auswirkung der Temperatur
Das Experiment zeigt, dass die Temperatur die Löslichkeit einer Substanz erheblich beeinflussen kann, wobei höhere Temperaturen im Allgemeinen die Löslichkeit von Feststoffen in Flüssigkeiten erhöhen.
Löslichkeitskonzepte
Das Experiment verdeutlicht das Konzept der Löslichkeit und zeigt, dass es sich um eine Stoffeigenschaft handelt, die je nach Lösungsmittel und Bedingungen wie Temperatur variieren kann.
Beschaffenheit von Salzen und Lösungsmitteln
Die Studierenden beobachten hautnah, dass die chemische Natur von gelösten Stoffen und Lösungsmitteln die Löslichkeit bestimmt und heben damit das Konzept “Gleiches löst sich in Gleichem” in der Chemie hervor. Einfluss der Temperatur auf die Löslichkeit: Das Experiment vermittelt ein praktisches Verständnis dafür, wie die Temperatur die Löslichkeit von Substanzen beeinflusst und entspricht dem Prinzip, dass die Löslichkeit der meisten Feststoffe mit steigender Temperatur zunimmt.
Zusammenfassung der Aufgaben nach Klassenstufen
Klassen 3-5 (Alter 8-10)
- Fokus: Grundlegende Einführung in die Löslichkeit und einfache Beobachtungen.
- AktivitätenBeobachten, wie sich verschiedene gelöste Stoffe in Wasser lösen, einfache Vergleiche der Löslichkeit bei verschiedenen Temperaturen, grundlegende Sicherheitshinweise.
Klassen 6-8 (Alter 11-13)
- FokusFortgeschrittenes Verständnis von Löslichkeit und dem Einfluss der Temperatur.
- AktivitätenMessung der Löslichkeit verschiedener gelöster Stoffe in Wasser und anderen Lösungsmitteln, Beobachtung der Auswirkung der Temperatur auf die Löslichkeit, Aufzeichnung von Beobachtungen, Befolgung detaillierter Sicherheitsprotokolle.
Klassen 9-12 (Alter 14-18)
- FokusFortgeschrittenes Verständnis von Löslichkeit, Temperatureffekten und chemischen Wechselwirkungen.
- AktivitätenDetaillierte Experimente zur Messung der Löslichkeit verschiedener gelöster Stoffe in Wasser, Ethanol und Öl bei verschiedenen Temperaturen, Analyse der chemischen Wechselwirkungen, die die Löslichkeit beeinflussen, sorgfältige Dokumentation und Analyse der Ergebnisse, Einhaltung fortgeschrittener Sicherheitsprotokolle.
Labor-Grundausstattung
Instrumente
- Bechergläser (50ml, 100ml, 500ml & 1000ml)
- Elektronische Waage
- Messzylinder (70 ml und 100 ml)
- Heizplatte
- Laborstativ & Klemmen
- Magnetrührer
- Spatel
- Reagenzgläser
- Thermometer
- Timer
Produkte
- Natron (Backpulver)
- Calciumcarbonat (Pulver)
- Ethanol
- Glukose (Pulver)
- Olivenöl
- Natriumchlorid (Pulver)
- Stärke (Pulver)