Ziel des Versuchs: In diesem Versuch wird die Diffusion von Ammoniakgas durch eine Luftballonmembran untersucht.
| Thema: Teilchenmodell, Brown"sche Molekularbewegung, Diffusion | Tags: Diffusion, Membran | Klassenstufen: 7-8 | Versuchsart: LV |
Materialien
Luftballon, Reagenzglas, Pasteurpitte, Becherglas (250 mL), Krokodilklemme, Reagenzglasständer, Kristallisierschale, Handschuhe
Chemikalien
Ammoniaklösung, Phenolphthaleinlösung, Wasser
Durchführung
Die Versuchsdurchführung erfolgt im Abzug und es sollten Handschuhe getragen werden. Mit der Pasteurpipette wird etwa einen Finger breit Ammoniaklösung in das Reagenzglas gegeben und der Luftballon darübergestülpt. Das Becherglas wird mit heißem Wasser gefüllt und das Reagenzglas in dieses Wasserbad gestellt, bis sich der Luftballon mit Gas gefüllt hat. Dann wird das Reagenzglas in den Ständer gestellt, der Luftballon mit der Krokodilklemme verschlossen und vom Reagenzglas abgezogen. Die mit Wasser gefüllte Kristallisierschale wird mit einigen Tropfen Phenolphthtaleinlösung versetzt und der Luftballon auf die Wasseroberfläche gedrückt, sodass die verschlossene Öffnung unter Wasser liegt. Nach dem Prüfen der Dichtigkeit wird die Öffnung nach oben gedreht.
Beobachtung
Im Wasserbad beginnt die Ammoniaklösung zu sieden und der Luftballon füllt sich mit Gas. Im Wasserbad wird der Luftballon langsam kleiner, obwohl keine Blasenbildung an der Öffnung zu beobachten ist. Das Wasser färbt sich nach einiger Zeit beginnend an der Membran des Luftballons violett.
Deutung
Aufgrund des niedrigen Siedepunktes wird Ammoniak aus der Lösung gasförmig und strömt in den Luftballon. Wird der Luftballon verschlossen, diffundiert das Gas langsam durch die Membran und löst sich im Wasser, wodurch der pH-Wert größer wird. Das Phenolphthalein zeigt die alkalische Eigenschaft der Hydroxidionen im Wasser durch die Farbveränderung von farblos zu violett. Die Reaktionsgleichung lautet:
NH3(g) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH-(aq)
Die Gummimembran des Luftballons ist zwar für Gase der Luft weitgehend undurchlässig, das Ammoniakgas hingegen weist eine kleinere Molekülstruktur als die Bestandteile der Luft auf und kann somit schneller durch die Membran diffundieren. Anschließend wird das Ammoniakgas im Wasser gelöst.
Entsorgung
Die wässrige Lösung und die übrig gebliebene Ammoniaklösung werden in gemäß den saure und alkalische Abfällen entsorgt. Der Luftballon wird in den Müll für kontaminierte Feststoffe gegeben.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Die Diffusionsprozesse werden anschaulich dargestellt und können im Teilchenmodell auf submikroskopischer Ebene gedeutet werden. Anders als einen mit Luft gefüllten Ballon beim Schrumpfen zu beobachten, bietet dieser Versuch die Möglichkeit den Diffusionsprozess zügiger zu Beobachten. Außerdem kann über alkalische Reaktion die Diffusion des Ammoniakgases indirekt sichtbar gemacht werden. Die Verfärbung von Phenolphthalein muss reduziert werden auf einen Nachweis dafür, dass sich Ammoniak-Gas im
Literatur
Schmidkunz, Heinz; Rentsch, Werner (2011): Chemische Freihandversuche. Kleine Versuche mit großer Wirkung. Köln: Aulis. S. 28
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