Ziel des Versuchs: Bei diesem Versuch wird die Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktion von Magnesiumband, Magnesiumspänen und Magnesiumpulver mit Salzsäure gemessen und verglichen.
| Thema: Reaktionsgeschwindigkeit | Tags: Reaktionsgeschwindigkeit, Oberfläche, Wasserstoff, Magnesium | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: SV |
Materialien
3 Erlenmeyerkolben (V= 100 mL), durchbohrter Stopfen mit Glasrohr, Pneumatische Wanne, Reagenzglas, Wasserfester Stift, Stoppuhr, Spatel
Chemikalien
Salzsäure (c(HCl)=0,1 mol/L), Magnesiumband, Magnesiumspäne, Magnesiumpulver
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Magnesium | H228-H261-H252 | -- |  |
| Salzsäure 0,1 M | H290 | -- |  |
Durchführung
Auf ein Reagenzglas wird etwa 2 cm über dem Reagenzglasboden eine Markierung mit dem wasserfesten Stift gemacht. Anschließend wird es komplett mit Wasser gefüllt und umgedreht auf die Gaszulassung der pneumatischen Wanne gestellt. In einen Erlenmeyerkolben werden 0,1 g Magnesiumband mit 50 mL Salzsäure versetzt. Anschließend wird der Kolben mit einem durchbohrten Stopfen verschlossen, dessen Glasrohr direkt an die Gaszuleitung für die pneumatische Wanne angeschlossen ist. Nun wird die Zeit gestoppt, bis das Gas die Markierung erreicht.
Anschließend wird der Versuch analog mit Magnesiumspänen und Magnesiumpulver durchgeführt.
Beobachtung
Es findet eine Gasentwicklung statt. Diese ist bei Magnesiumpulver heftiger als bei Magnesiumspänen und dort noch heftiger als bei Magnesiumband. Das entstehende Gas wird pneumatisch im Reagenzglas aufgefangen.
| Verwendete Probe | Reaktionszeit in s |
|---|---|
| Magensiumband | 2567,4 |
| Magnesiumspäne | 32,5 |
| Magnesiumpulver | 14,9 |
Tabelle 1: Ergebnisse der Messung verschiedener Magnesiumproben
Deutung
Bei der Reaktion von Magnesium mit Salzsäure wird Wasserstoffgas frei.
Mg(s) + 2H+ + 2C-(aq) → Mg2+(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g)
Man kann sehen, dass die Größe der Oberfläche des Feststoffes für die Reaktion eine Rolle spielt. Je größer die Oberfläche, desto schneller läuft die Reaktion ab und desto höher ist die Reaktionsgeschwindigkeit. Je kleiner die Oberfläche, desto langsamer läuft eine Reaktion ab und desto kleiner ist die Reaktionsgeschwindigkeit.
Entsorgung
Ausreagierte Lösungen können über das Wasser entsorgt werden. Magnesiumpulver und –späne können in den Hausmüll entsorgt werden, Magnesiumband kann weiter verwendet werden.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse:
Dieser Versuch eignet sich sehr gut dafür, die Unterschiede in der Reaktionsgeschwindigkeit von Reaktionen mit Reaktionspartnern in unterschiedlichen Aggregatzuständen deutlich zu machen. Dies sollte mit dem Teilchenmodell erklärt werden.
In der ursprünglichen Versuchsanleitung war zum Auffangen des Gases ein Kolbenprober vorgeschlagen. Allerdings ist die Gasentwicklung bei der hier vorgeschlagenen Menge an Edukten so gering, dass hier keine Volumenänderung abzulesen war. Der hier vorgeschlagene Aufbau mit der pneumatischen Wanne hat sich bewährt. Er hat außerdem den Vorteil, dass aufgrund des geringeren Durchmessers der Reagenzglases weniger Gas aufgefangen werden muss um eine Beobachtung machen zu können. Dies ist vor allem beim Magnesiumband wichtig, bei welchem die Reaktionsgeschwindigkeit so gering ist, dass man sehr lange braucht um eine entsprechende Menge Gas aufzufangen.
Literatur
W. Glöcker, et al., Handbuch der experimentellen Chemie: Sekundarbereich II, Band 8- Kinetik, Katalyse, Gleichgewicht, Aulis Verlag, 2005, S. 92-93.
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