Ziel des Versuchs: Mit Hilfe dieses Versuchs werden, die zuvor aus der Sonnencreme gewonnenen Titandioxid-Nanopartikel indirekt nachgewiesen.
| Thema: Nano in Alltagsprodukten | Tags: Titandioxid, Nachweis | Klassenstufen: 9-10 | Versuchsart: SV |
Materialien
Porzellantiegel, Spatel, Dreifuß, Tondreieck, Gasbrenner, Peleusball, Pipette, Pasteurpipette
Chemikalien
weißes Pulver aus dem Versuch "Gewinnung Titandioxid aus Sonnencreme", Kaliumhydrogensulfat, verdünnte Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Titan(IV)-oxid | -- | -- | |
| Kaliumhydrogensulfat | H314-H335 | -- |   |
| Schwefelsäure 10% | H319-H315 | P280-P302+P352-P305+P351+P338 | |
| Wasserstoffperoxid 30% | H302-H318 | P280-P305+P351+P338 | |
Durchführung
Bei diesem Versuch muss im Abzug gearbeitet werden, da SO3-Dämpfe aufsteigen!
Eine Spatelspitze des weißen Pulvers aus dem Kalzinierungsprozess von Sonnencreme wird mit fünf Spatelspitzen Kaliumhydrogensulfat in einem Porzellantiegel gemischt und erhitzt, bis eine klare Schmelze entsteht und weißer SO3-Rauch aufsteigt. Nach dem Erkalten der Schmelze wird etwa dieselbe Menge an verdünnter Schwefelsäure hinzugegeben und kurz aufgekocht. Anschließend werden wenige Tropfen Wasserstoffperoxid-Lösung hinzugegeben.
Beobachtung
Nach dem Mischen der Probe mit Kaliumhydrogensulfat und anschließendem Erhitzen steigen Dämpfe auf, nach Zugabe von verdünnter Schwefelsäure bildet sich eine farblose Lösung. Beim Zutropfen von Wasserstoffperoxid-Lösung entsteht eine intensive orange Färbung.
Deutung
Mit Hilfe von Kaliumhydrogensulfat wird Titandioxid in eine wasserlösliche Verbindung überführt:
TiO2 (s) + 2 KHSO4 (s) → TiO(SO)4 (aq) + K2SO4 (aq) + H2O(l)
Bei der Zugabe der Wasserstoffperoxid-Lösung entsteht ein gelb-oranger Titanperoxokomplex, wodurch Titan(II)-Ionen nachgewiesen werden können:
TiO(SO)4 (aq) + H2O2 (aq) → [Ti(O2)]2+(aq) + SO42-(aq) + H2O(l)
Entsorgung
Die Entsorgung erfolgt im Säure-Base-Abfall.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Nachweis ist ein indirekter Nachweis für Titandioxid-Nanopartikel, da lediglich die Titan-Ionen nachgewiesen werden können, nicht jedoch die Größe der Partikel.
Literatur
[1] vgl. T. Wilke, T. Waitz, Nanomaterialien im Alltag – Experimente mit TiO2 Musterlösung, 2013, S. 1 & 2.
[2] vgl. J. Dege, T. Waitz, T. Wilke, Praxis der Naturwissenschaften Chemie in der Schule – Nanotechnologie, Von der Sonnencreme zu Solarzelle, 2015, S. 32-36.
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