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Bestimmung des Sauerstoffgehalts von Luftsauerstoff mit Eisen

von Marc Ehlers

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Ziel des Versuchs Anhand dieses Versuchs können die SuS den Luftsauerstoffgehalt bestimmen.

Vorbemerkung

In diesem Versuch können die Schüler selbst den Sauerstoffgehalt der Luft bestimmen, ohne dass Fehlvorstellungen erzeugt werden, wie beispielsweise beim Abbrennen eines Teelichts. Die SuS wissen bereits, dass Rost das Produkt einer Reaktion von Eisen mit Sauerstoff darstellt.

Materialien

Reagenzglas, Becherglas, Stativmaterial

Chemikalien

Eisenpulver, Eisenoxid, Wasser

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Eisen Pulver H228 P280 GHS02
Eisen(III)-oxid rot H315, H319, H335 P261, P305+P351+P338 GHS07

Durchführung

Das Reagenzglas wird komplett mit Wasser gefüllt und wieder entleert. Anschließend wird die Reagenzglaswand mit Eisenpulver bestreut. Anschließend wird das Reagenzglas mit der Öffnung nach unten in einem Wasserbad eingespannt und zwei Tage stehen gelassen. Nach dieser Dauer wird das Reagenzglas auf der Höhe des Meniskus' markiert. Das Volumen des Wasseranstiegs wird mit dem Gesamtvolumen verglichen und ein prozentualer Anteil berechnet.

Beobachtung

Das Wasser steigt im Reagenzglas auf. Es sind rotbraune Stellen am Eisen zu erkennen.

Abbildungen

  • Abb. 1: Versuchsaufbau der Bestimmung des Sauerstoffgehalts der Luft. Nach zwei Tagen ist das beigefügte Bild zu erhalten.

Deutung

Mit dem Luftsauerstoff rostet das Eisen:

4 Fe(s) + 3 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s)

Oder:

2 Fe(s) + O2 (g) → 2 FeO(s)

Durch die Reaktion des Sauerstoffs mit dem Eisen entsteht ein Unterdruck. Das Wasser steigt auf, um diesen auszugleichen. Je mehr Sauerstoff in der Luftprobe war, desto höher steigt die Wassersäule. Es wird ein Volumen von etwa 21% vom Wasser eingenommen.

Entsorgung

Eisenpulver und Eisenoxid werden in den Schwermetallbehälter zur Entsorgung gegeben.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Innerhalb der Unterrichtseinheit Sauerstoff können die SuS anhand dieses Versuches ihre handwerklichen Fertigkeiten trainieren und auf inhaltlicher Ebene den Gehalt des Sauerstoffs in der Luft selbst experimentell bestimmen.

Literatur

H. Schmidkunz, Chemische Freihandversuche, Band 1, 2011, S.196