Boyle-Versuch

von Isabel Großhennig

Thema Chemische Gesetzmäßigkeiten I Erhaltung der Masse und konstante Proportionen
Klasse 7-8
Art Lehrerversuch
Schlagworte Chemische Gesetzmäßigkeiten Chemische Reaktion Erhaltung der Masse

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Ziel des Versuchs Mit Hilfe des Boyle-Versuchs kann sehr anschaulich Kohlenstoff verbrannt und der Erhalt der Masse während einer chemischen Reaktion gezeigt werden.

Vorbemerkung

Mit Hilfe des Boyle-Versuchs kann sehr anschaulich Kohlenstoff verbrannt und der Erhalt der Masse während einer chemischen Reaktion gezeigt werden.

Materialien

Rundkolben (1000 mL oder größer), Bunsenbrenner, Stopfen mit Loch, Luftballon, Glasrohr, Waage, Korkring, Bindfaden, dicke Handschuhe, Spatel

Chemikalien

wenige kleine Stücken Holzkohle, Sauerstoff

Gefahrstoffe

Gefahrstoff	H-Sätze	P-Sätze	GHS-Piktogramme
Holzkohle	–	–	–
Sauerstoff Gasflasche	H270	–
Kohlenstoffdioxid	H280	P410+P403
Kohlenstoffmonooxid	H220, H360D, H331, H372	–

Durchführung

Die kleinen Stücken Holzkohle werden in den Rundkolben gegeben. Der Kolben wird mit Sauerstoff geflutet, schnell mit dem Stopfen verschlossen und gewogen. Das Gewicht wird notiert. Anschließend wird der Kolben mit einem Bunsenbrenner erhitzt und darüber geschwenkt. Es wird solange erhitzt, bis die Holzkohle nicht mehr zu sehen ist.

Beobachtung

Die Masse liegt zu Anfang bei 406,88 g. Nach kurzer Zeit fängt die Holzkohle an zu glühen und verbrennt, außerdem bläht sich der Luftballon auf. Nach der Reaktion beträgt die Masse 406,55 g. Im Kolben entsteht wenig Wasserdampf.

Abbildungen

Abb. 1: eingesetzte Masse an Holzkohle
Abb. 2: Masse vor der Reaktion
Abb. 3: Verbrennung der Holzkohle
Abb. 4: Masse nach der Reaktion

Deutung

Die Masse bei dieser Reaktion bleibt annähernd konstant, sodass auf das Gesetz der Erhaltung der Masse geschlossen werden kann. Die Holzkohle verbrennt vollständig, dabei laufen folgende Reaktionen ab:

C_(s) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)}

2 C_(s) + O_{2 (g)} → 2 CO_(g)

2 CO_(g) + O_{2 (g)} → 2 CO_{2 (g)}

Da die Holzkohle einen Anteil an Wasserstoff enthält, entsteht zusätzlich Wasserdampf:

2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 H₂O_(g)

Der geringe Massenverlust kann damit erklärt werden, dass das System nicht ganz dicht gewesen sein könnte. Außerdem ist der Kolben beim zweiten Mal wiegen heiß und beim ersten Mal wiegen kalt, was zusätzlich zu einer Massendifferenz führen kann.

Entsorgung

Der Luftballon und der Kolben werden in den Abzug gestellt, bis die Gase abgedampft sind.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch verdeutlicht den Erhalt der Masse besonders gut, da die SuS zunächst vermuten könnten, dass die Masse abnimmt, weil die Holzkohle „verschwindet“. Durch den Luftballon kann das Gas jedoch aufgefangen werden. Dies wird deutlich, indem sich der Luftballon aufbläht.

Literatur

vgl. J. Friedrich und M. Oetken, http://www.chemie.com/fileadmin /user_upload/chemie_com_news/2424chemie/ Versuchsbeschreibung_Boyle.pdf, (Zuletzt abgerufen am 03.08.2015 um 18:05 Uhr)

vgl. C. Beermann, 13.02.2003, http://www.chids.de/dachs/expvortr /667Kohlenstoff_Baermann_Scan.pdf, (Zuletzt abgerufen am 03.08.2015 um 18:07 Uhr)