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Sonnenuntergang: Schwefel auf der Nanoskala

von Anonym_11

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Ziel des Versuchs In diesem Versuch wird kolloidaler Schwefel hergestellt.

Vorbemerkung

Da giftiges Schwefeldioxid entsteht, sollte der Versuch besser unter dem Abzug durchgeführt werden. Es werden ein Overheadprojektor und ein Laser benötigt. Redoxreaktionen müssen bereits bekannt sein. Der Versuch hat das Lernziel, eine Charakterisierung des Schwefels vorzunehmen: Schwefel löst sich nicht in Wasser und Schwefel kann kolloidal ausfallen.

Materialien

Stehrundkolben, Glasstab, Tropfpipette, Overheadprojektor, Laser

Chemikalien

Natriumthiosulfatlösung (2% ig) , Salzsäure (5% ig)

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Salzsäure 1 M H290, H315, H319, H335 P261, P305+P351+P338 GHS05 GHS07
Natriumthiosulfatlösung 0,1 M – – –
Schwefeldioxid H331, H314 – GHS04 GHS06 GHS05

Durchführung

Dieser Versuch sollte besser unter dem Abzug stattfinden. Ein Rundkolben wird zur Hälfte mit Natriumthiosulfatlösung gefüllt und auf einen Overheadprojektor gestellt. Dann wird mit einer Tropfpipette die verdünnte Salzsäure in den Rundkolben getropft und mit dem Glasstab umgerührt. Mit einem Laser wird bei der ersten Trübung durch die Lösung geleuchtet.

Beobachtung

Zunächst trübt sich die Lösung leicht. Wenn mit dem Laserstrahl durch die Lösung geleuchtet wird, kann der Strahl gesehen werden. Nach und nach trübt sich die Lösung immer mehr und färbt sich von milchigweiß zu gelb. Wenn die Lösung länger stehen gelassen wird, wird sie wieder klar und der Schwefel setzt sich unten ab.

Abbildungen

  • Abb. 1: Der Tyndall-Effekt (rechts im Vergleich Wasser).
  • Abb. 2: Der Rundkolben nach Zugabe von etwas Salzsäure.
  • Abb. 3: Der Rundkolben nach Zugabe von etwas mehr Salzsäure.

Deutung

Kollodialer Schwefel fällt aus, da das Thiosulfation mit dem Proton der Salzsäure zu Wasser, Schwefeldioxid und Schwefel reagiert. Da der Schwefel so fein ausfällt (kollodial), kann der Tyndall-Effekt erkannt werden. Das Licht wird an den kleinen Teilchen gestreut, da die Größe der Teilchen der Wellenlänge des Lichtes entspricht.

S2O32- (aq) + 2 H+ (aq) → H2O (l) + SO2 (g) +S (s)

Entsorgung

Die Lösung wird neutralisiert und dann mit viel Wasser in den Abfluss gegeben.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Der Versuch könnte als Einstieg in das Thema Schwefel benutzt werden oder als Teil der Einheit Nano.

Der Versuch ist auch als Schülerversuch im Becherglas möglich. Dazu werden in ein 100 ml Becherglas 50 ml Wasser gegeben und eine Spatelportion Natriumthiosulfat. Verdünnte Salzsäure wird dazugetropft. Eine weitere Alternative ist durchführbar, indem ein halbes Reagenzglas mit Ethanol und Schwefel (Spatelspitze) im Wasserbad bei 80 °C erhitzt wird (Vorsicht vor Ethanolbränden!). Die Lösung wird 5 Minuten stehen gelassen, damit sie abkühlt. Nun wird sie in ein Becherglas mit 50 ml Wasser gegeben.

Literatur

K. Möckel, H. W. Roesky, Chemische Kabinettstücke, spektakuläre Experimente und geistreiche Zitate, VHC, 1. Auflage, S. 194, 195.

H. Schmidkunz, Chemische Freihandversuche Band 1, Kleine Versuche mit großer Wirkung, Aulis Verlag, 1. Auflage, Seite 167-170.

K. Häusler, H. Rampf, R. Reichelt, Experimente für den Chemieunterricht mit einer Einführung in die Labortechnik, Oldenbourg, 2. Auflage 1995, Druck 2013, S. 153.