Der Feuerblitz
von Anonym_16
Ziel des Versuchs Dieses Protokoll enthält vier Versuche zum Thema Energie und Energieumwandlung, die exotherme oder endotherme Reaktionen zeigen. Die Lehrerversuche V1 und V2 zeigen exotherme Reaktionen, in denen Energie in Form von Wärme frei wird. Beide Reaktionen sind eindrucksvoll und können als Wunderexperiment eingesetzt werden. In Versuch 2 wird die Reaktion mit Wasser iniziiert, wodurch die Schülerfehlvorstellung „Wasser kann Feuer nur löschen“ thematisiert wird. Die Schülerversuche Versuche 3 und 4 thematisieren endotherme Reaktionen. In Versuch 3 wird die Bedeutung von Kristallwasser anhand der Reaktion eines Salzes und des Hydrates dieses Salzes mit Wasser gezeigt. Versuch 4 zeigt ein spontan ablaufendes endothermes Experiment
Vorbemerkung
Dieser Versuch zeigt anschaulich eine exotherme Reaktion. Außerdem wird den SuS eine Selbstentzündung gezeigt und damit verdeutlicht, dass die exotherme Reaktion nicht durch die Flamme sichtbar ist, sondern dass die Flamme eine Folge der freigesetzten Energie der exothermen Reaktion ist.
Wegen der schnellen Selbstentzündung ist der Versuch eher als Lehrerversuch geeignet. Er kann von SuS durchgeführt werden, wenn diese in ihren Experimentierfähigkeiten bereits gut geübt sind und eine Gefährdung beinahe ausgeschlossen werden kann. Die SuS müssen die charakteristische Flammenfärbung verschiedener Metalle kennen, um Natrium identifizieren zu können. Außerdem müssen sie anhand der Wärmeentwicklung erkennen können, dass die Reaktion exotherm abläuft.
Materialien
Chemikalien
Gefahrstoffe
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS-Piktogramme |
|---|---|---|---|
| Kaliumpermanganat | H272, H302, H410 | – |
|
| Glycerin | – | – | – |
| Kohlenstoffdioxid | H280 | P410+P403 |
|
| Kaliumcarbonat | H302, H315, H319, H335 | P261, P305+P351+P338 |
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| Mangandioxid | H332, H302 | – |
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Durchführung
Beobachtung
Abbildungen
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Abb. 1: violett gefärbte Flamme der Selbstentzündung von Kaliumpermanganat und Glycerin
Deutung
Glycerin wird durch Kaliumpermanganat oxidiert. Dabei entstehen Kohlenstoffdioxid, Braunstein, Kaliumoxid und Wasser. Es handelt sich um eine exotherme Reaktion, d.h. es kommt zu starker Wärmeentwicklung. Wenn die Zündtemperatur überschritten ist, folgt die Selbstentzündung. Die violette Färbung weist darauf hin, dass Kalium verbrennt.
3 C3H8O3 (l) + 14 KMnO4 (s) → 12 H2O(g) + 9 CO2 (g) + 7 K2O(s) + 14 MnO2 (s)
Kaliumoxid reagiert direkt mit Kohlenstoffdioxid zu Kaliumcarbonat:
3 C3H8O3 (l) + 14 KMnO4 (s) → 12 H2O(g) + 2 CO2 (g) + 7 K2CO3 (s) +14 MnO2 (s)
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse
Das Experiment kann im Einstieg als Überraschungsexperiment eingesetzt werden. Der Begriff Aktivierungsenergie kann eingeführt werden, da zur Selbstentzündung die freiwerdende Wärmeenergie notwendig ist. Anschließend kann besprochen werden, inwiefern sich der Energiegehalt der beteiligten Systeme verändert hat.
Es ist zu beachten, dass wasserfreies Glycerin eingesetzt wird, da der Versuch sonst misslingt. Sollte dieser Versuch von SuS durchgeführt werden, sollte nur ein Tropfen Glycerin hinzugegeben werden. Der Reaktionseintritt kann einen Moment dauern.