Ziel des Versuchs: Bei diesem Versuch wirdLuft mittels flüssigem Stickstoff heruntergekühlt und Sauerstoff und Stickstoff nachgewiesen
| Thema: Luft als Gasgemisch | Tags: Luft, flüssiger Stickstoff, Glimmspan | Klassenstufen: 5-6 | Versuchsart: LV |
Materialien
Styroporbecher; Duranreagenzglas; Stativ mit Klammer; Glimmspan; Feuerzeug oder Streichhölzer
Chemikalien
flüssiger Stickstoff
Durchführung
Das leere (mit Raumluft befüllte) Reagenzglas wird in das Stativ eingespannt und vorsichtig in den Styroporbecher mit flüssigem Stickstoff gesenkt und dort für ca. 15 Minuten gelassen. Nach dieser Zeit kann es herausgehoben werden. Mit einem Glimmspan wird geprüft, ob die siedende Substanz in dem Glas brennbar bzw. brandfördernd ist. Nach ca. 4 Minuten wird der Test mit dem Glimmspan wiederholt.
Beobachtung
Nach den 15 Minuten befindet sich in dem Reagenzglas eine klare Substanz. Bei dem ersten Test mit dem Glimmspan erlischt dieser, nach ca. 4 Minuten leuchtet er hell auf oder fängt sogar Feuer. Wenn die restliche Flüssigkeit in dem Glas berührt wird, gibt es eine relativ große, helle Flamme.
Deutung
In dem Reagenzglas befindet sich Luft. Diese ist ein Gemisch in erster Linie aus Sauerstoff und Stickstoff. Beide weisen verschiedene Siedepunkte auf, die beide über der Temperatur des des flüssigen Stickstoffs liegen, weshalb sie sich im Versuch verflüssigen lassen. Wenn das Glas aus dem Becher herausgehoben wird, steigt die Temperatur langsam wieder und die Stoffe beginnen zu sieden. Stickstoff siedet zuerst und löscht den Glimmspan. Nach ca. 4 Minuten ist der größte Teil des Stickstoffs aus dem Glas entwichen und der Sauerstoff (der einen höheren Siedepunkt hat) siedet. Die hohe Sauerstoffkonzentration in dem Glas kann den Glimmspan entzünden und der flüssige Sauerstoff am Boden des Reagenzglases ist hochgradig brandfördernd.
Entsorgung
Es kann gewartet werden, bis alles vollständig gasförmig ist.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Versuch kann gut mit anderen Versuchen zu den Eigenschaften von Sauerstoff und Stickstoff kombiniert werden. Generell passt dieser Versuch gut zum Thema Gase und zum Thema Aggregatzustände. Es ist darauf zu achten, dass mit dem flüssigen Stickstoff vorsichtig umgegangen wird, da er leicht zu kleineren Kälteverbrennungen führen kann. Außerdem muss er vermutlich extra beschafft werden (eventuell von einer Universität), da flüssiger Stickstoff normalerweise nicht an Schulen vorhanden ist oder gelagert werden kann.
Literatur
Northolz, M., & Herbst-Irmer, R. (2009). Skript zum anorganisch-chemischen Grundpraktikum für Lehramtskandidaten. Göttingen: Universität Göttingen.
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