Chemiker sind Helfer Unterscheidung von Suren und Laugen

Chemiker sind Helfer Unterscheidung von Säuren und Laugen Stand 14. 06. 2021

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Nach einem Gefahrgut-Unfall ist die Autobahn vollgesperrt Bei einem Unfall wurden Stoffe freigesetzt, die das Gefahren. Symbol ätzend tragen. [1] Feuerwehr und Polizei wissen nicht, um welchen Stoff es sich handelt und wie man mit ihnen umgehen soll, ohne sich zu schaden. Sie ziehen einen Chemiker als Experten hinzu. Die Situation kann sich so ähnlich, mit sehr geringen Stoff-Mengen, auch im Schul-Labor zutragen. 3

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Du kannst schon: • … die allgemeinen Sicherheits- und Schutz-Maßnahmen zum Arbeiten im Labor anwenden. • … wissenschaftliche Notizen machen (protokollieren). 5

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Mit dieser Kiste kannst du… • … in die Rolle des Experten schlüpfen. • Du kannst ein Verfahren entwickeln, wie man die drei klaren, farblosen Flüssigkeiten aus der Kiste unterscheiden kann. • Die Stoffe sind alle ungefährlich. Es handelt sich um Modell. Substanzen für die möglicherweise gefährlichen aus dem Unfall. • So nebenher lernst du, einen Leitfähigkeitsprüfer einzusetzen. Lass dir die Fähigkeit im Labor-Führerschein eintragen. 7

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Aufgabe 1 von 4: der Fühl-Test In der Kiste findest du die Proben 1 -3, die folgende Stoffe enthalten: 1. destilliertes (reines) Wasser, 2. stark verdünnte Essigsäure, 3. stark verdünnte Natronlauge. Untersuche, wie sich die verschiedenen Lösungen anfühlen. Ausnahmsweise darfst du die Stoffe anfassen: gib jeweils einen Tropfen der Lösung auf einen Finger und verreibe ihn zwischen zwei Fingern. Reiniger deine Finger mit viel Wasser (ohne Seife), bevor du mit der nächsten Lösung fortfährst. Notiere deine Ergebnisse. 9

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Lösung Beobachtung: 1. Die Natronlauge fühlt sich leicht schmierig, seifig an. 2. Wasser und Essigsäure fühlen sich nass an, es lässt sich aber keine weitere besondere Beobachtung machen. 12

Deutung 1. Natronlauge kann man durch den Fühl-Test von Wasser und Essigsäure unterscheiden. 2. Wasser und Essigsäure lassen sich mit der Fühl -Test nicht unterscheiden. Du hast herausgefunden: das seifige Gefühl ist typisch für Laugen. 13

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Aufgabe 2 von 4: Test auf Leitfähigkeit Hierfür brauchst du aus der Kiste: • die Proben 1 -3, • die Zellkultur-Platte, • den Leitfähigkeits-Prüfer. Fülle in drei der sechs Vertiefungen der Zellkultur-Platte jeweils so viel der Proben, bis der Boden vollständig bedeckt ist. Teste die Leitfähigkeit. Hinweis: Die Lösungen in der Zellkultur-Platte nicht entsorgen, sie werden für den nächsten Test noch benötigt. Notiere deine Ergebnisse. Auf der Blatt-Rückseite findet sich eine Anleitung für den Leitfähigkeitstester. 15

Der Leitfähigkeitstester 1. Der Tester besteht aus -einer Batterie 9 V, die Strom liefert, -einer Leuchtdiode (LED) mit Schutzwiderstand, die Stromfluss anzeigt und -zwei Kupferdrähten als Elektroden. Wenn man diese leitend verbindet, leuchtet die LED. 2. Achte darauf, dass die Drahtenden frei sind. Schutzkappen ggf. abziehen. 3. Tauche beide Drahtenden in die zu testende Lösung. 4. Die grüne LED kann hell leuchten = hohe Leitfähigkeit schwach leuchten = geringe Leitfähigkeit nicht leuchten = keine Leitfähigkeit. 5. Die Elektroden müssen nach jedem Test mit dest. Wasser gewaschen werden. Dazu stellt der Betreuer eine Spritzflasche und ein großes Becherglas zur Verfügung. 16

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Lösung Beobachtung: 1. Destilliertes Wasser leitet nicht. 2. Verdünnte Essigsäure leitet den Strom. 3. Verdünnte Natronlauge leitet den Strom. 18

Deutung 1. Reines Wasser leitet den elektrischen Strom nicht. Man kann es deshalb gut von den anderen Stoffen unterscheiden. 2. Essigsäure und Natronlauge leiten den elektrischen Strom. Diese beiden Stoffe kann man über die Leitfähigkeit nicht unterscheiden. Du hast herausgefunden: es ist typisch für Säuren und Laugen, dass sie den Strom leiten. 19

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Aufgabe 3 von 4: Test mit Farbstoff Hierfür brauchst du aus der Kiste: • die Proben 1 -3, • die Zellkultur-Platte mit den Lösungen vom Test auf Leitfähigkeit • die Farbstoff-Lösung, • den Glasstab. Gib 1 -2 Tropfen von der Farbstoff-Lösung zu jeder drei Proben. Notiere deine Ergebnisse. 21

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Lösung Beobachtung: • Wasser: die Farbstoff-Lösung färbt sich gelb. • Essigsäure: die Farbstoff-Lösung färbt sich rot. • Natronlauge: die Farbstoff-Lösung färbt sich blau. 24

Deutung Über den Farbstoff-Test kann man alle drei Stoffe über typische Farben unterscheiden. Du hast herausgefunden: 1. Die Farbstoff-Lösung zeigt Säure durch die rote Farbe an. 2. Die Farbstoff-Lösung zeigt Lauge durch die blaue Farbe an. 3. Die Farbstoff-Lösung zeigt Wasser durch gelbe Farbe an. Stoffe, die Säuren und Laugen anzeigen können, nennt man Indikatoren. 25

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Aufgabe 4 von 4 Fasse die typischen Eigenschaften von Säuren und Laugen in deinem Heft zusammen. 27

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Das sollte bleiben Säuren (auch „saure Lösungen“): • ändern die Farbe von Indikatoren und • leiten den elektrischen Strom. Laugen (auch „basische Lösungen“): • fühlen sich seifig an, • ändern die Farbe von Indikatoren und • leiten den elektrischen Strom. Säuren und Laugen sind ätzend. 30

Teste dich selbst In der Kiste findest du eine weitere Probe, die Nr. 4. Notiere, wie du als Experte entscheiden würdest, ob es sich dabei um eine Säure, um Wasser oder um eine Lauge handelt. 31

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Hilfe Zwei der drei mit dieser Kiste gelernten Tests kannst du nicht einsetzen: • Fühl-Test • Leitfähigkeits-Test. Begründe, warum. 34

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Hilfe 1. Mit dem Fühl-Test kann man nicht entscheiden, ob es sich um eine Säure oder Wasser handelt. 2. Mit dem Test auf Leitfähigkeit kann man nicht entscheiden, ob eine Säure oder eine Lauge vorliegt, beide leiten den Strom. 36

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Lösung Nur der Indikator hilft. Je nach Farbe kann die Lösung eindeutig als Säure, Lauge oder dazwischen liegend identifiziert werden. Bei Probe 4 handelt es sich um eine verdünnte Lösung von Geschirr-Reiniger. Die Indikator-Lösung färbt sich blau, also reinigt man Geschirr mit einer Lauge. 38

Selbsteinschätzung Ordne dich gedanklich einem Smiley zu. Wie sicher kannst du typische Eigenschaften von Säuren und Laugen beschreiben? • Hast du ein grünes Smiley gewählt, freu dich, alles perfekt. • Hast du ein gelbes Smiley gewählt, schau dir nochmals die Lösung auf Seite 30 an. • Hast du ein rotes Smiley gewählt, frag den Betreuer bzw. Lehrer nach einem Rat. 39

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Indikatoren Früher, als man Indikatoren noch nicht kannte, haben Chemiker (Alchemisten) Stoffe oft geschmeckt, um auf sauren oder seifigen Geschmack zu testen. Das ging nicht ohne gesundheitliche Schäden ab, denn konzentrierte Säuren waren durchaus bekannt. Heute ist weder Fühlen noch Schmecken von Chemikalien nötig. Es ist in der Chemie sogar streng verboten. Moderne Chemiker kennen viele Indikator-Stoffe. In der Kiste wird ein Gemisch aus mehreren Farbstoffen verwendet, sogenannter Universal-Indikator. Viele Pflanzen-Farbstoffe können als Indikator benutzt werden. Vielleicht kannst du deine Lehrkraft überzeugen, dass du ein paar Pflanzenfarbstoffe testen darfst. Beachte auch die Rückseite. 41

Das „seifige“ Gefühl bei Laugen Das typische Gefühl, das sich beim Anfassen von Laugen einstellt, beruht darauf, dass sie die oberste Hautschicht aus toten Zellen (die Hornhaut) anlösen. Bei stark verdünnten Laugen, wie im vorliegenden Fall, ist das kein Problem. Der Versuch soll dennoch zeigen, dass Laugen gefährlich sein können. Sie werden gerne unterschätzt, da sie im Alltag seltener vorkommen als Säuren. Ein Spritzer in die Augen ist durchaus gefährlicher als ein Säure-Spritzer. Deshalb: Immer sorgfältig arbeiten und stets Schutzbrille tragen. 42

Entsorgung • Die Lösungen aus der Zellkultur-Platte können in den Ausguss gegeben werden. • Die Zellkultur-Platte mehrmals gründlich mit Wasser ausspülen, abtrocknen und zurück in die Kiste räumen. • Keine leeren Flaschen zurück in die Kiste räumen: sollten die Lösungen nach deinem Versuch leer sein, dann teile das bitte deinem Betreuer bzw. deiner Lehrkraft mit, damit diese wieder aufgefüllt werden. • Stecke die Isolierkappen zurück auf die Drähte des Leitfähigkeitstesters. 43

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Diese Anleitung wurde gefertigt von Ulrike Borken und Martina Fischer. Im Rahmen des AK Selbst Organisiertes Lernen (SOL) in der Abteilung für Didaktik der Chemie an der Universität Bayreuth. Bildquellen: [1]: http: //www. feuerwehr-elze. de/2011/11/01/einsaetze/unfall-gefahrguttransporter-a 7 -berkhofschwarmstedt/ http: //www. feuerwehr-elze. de/wp-content/gallery/einsatze-2011/2011 -11 -01_altoel-transporter_1. jpg, Stand 14. 04. 2016 Alle Graphiken wurden in der Abteilung Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth erstellt. 45