Herr Glauber und sein Salz Der Nachweis von

Herr Glauber und sein Salz Der Nachweis von Sulfat-Ionen Stand 28. 10. 2020

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Legende • …zum (zusätzlichen) Notieren im Labortagebuch oder Heft. • …zum Experimentieren. • …zum Arbeiten mit Modellen. 3

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Chemisches Arbeiten ist nützlich Der Nachweis des Natrium-Kations ist klar. Über die Flammenfärbung lassen sich weitere Kationen wie Li+ (rot) oder Ba 2+ (grün) nachweisen. Wenn die Chemie logisch ist, müssten sich auch noch mehr Anionen, ähnlich wie die Chlorid-Anionen, über eine Fällungsreaktion nachweisen lassen. Bald könntest du also fast jedes Salz über solche Nachweise wie ein Detektiv identifizieren. 5

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Mit dieser Erfahrungskiste kannst du… …den Nachweis eines weiteren Anions, des Sulfat-Anions, kennen lernen. Dabei gehst du forschend vor, wie die Wissenschaftler vor etwa 200 Jahren. 7

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Du kannst forschen… …wie die Wissenschaftler vor etwa 400 Jahren. Du kannst herausfinden, was fahrende Händler und Bader seit 1625 als Glaubersalz verkauften. Sie priesen es an als „Chur gegen allerley Leibesübel. . . “, allerdings wusste man 150 Jahre lang nicht, „was das für eine Substanz sey“, die einen von Leibesqualen zu erretten vermochte. Johann Rudolf Glauber konnte es herstellen und verkaufte es. Er wurde dadurch einigermaßen wohlhabend. 9

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Aufgabe 1 von 4 Stelle eine Lösung der Glaubersalz-Probe her: Fülle den kleinen Becher zur Hälfte mit VE-Wasser (lass dir zusätzlich eine Spritz-Flasche mit Wasser geben) und gib dann eine Spatelspitze Glaubersalz dazu. Löse den Stoff durch Schütteln (Deckel nicht vergessen). Ermittle mit Hilfe der Tabelle das geeignete Nachweis. Reagenz. Diskutiere mit deinem Partner. 11

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Eine Verbindung davon muss es sein: Flasche mit Stoff A Bariumchlorid B Calciumcarbonat Farbe der Flüssigkeit Das bedeutet: Stoff ist in Wasser löslich farblos Stoff ist in Wasser nicht löslich weiß, trüb C Natriumsulfat farblos D Kaliumnitrat farblos 13

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Hilfe Das Nachweis-Reagenz selbst muss wasserlöslich sein, damit man es als Lösung zutropfen kann. Sonst gäbe man ja eine Trübung (den Niederschlag) schon zu. 16

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Lösung Flasche mit Stoff A Bariumchlorid B Calciumcarbonat Farbe der Flüssigkeit Das bedeutet: Stoff ist in Wasser löslich farblos Stoff ist in Wasser nicht löslich weiß, trüb C Natriumsulfat farblos D Kaliumnitrat farblos Calciumcarbonat scheidet also aus. Teste die verbliebenen Substanzen auf dem Tüpfelraster. 18

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Hilfe Gehe vor wie beim Nachweis des Chlorid-Anions in Kochsalz: 1. gib auf je ein Feld der Tüpfelplatte, z. B. in Zeile 1, je 3 Tropfen der Glaubersalz-Lösung. 2. Tropfe dann auf jedes Feld 1 Tropfen nur einer der möglichen Nachweis-Lösungen. 20

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Lösung Das Glaubersalz liefert nur mit Bariumchlorid. Lösung einen Niederschlag. Bariumchlorid-Lösung wäre also ein geeignetes Nachweis-Reagenz. 22

Aufgabe 2 von 4 Aber welches Anion hast du nachgewiesen? Du kannst das mit den Lösungen A-D herausfinden. Überlege mit deinem Partner. Entwerft ein Experiment, das euch die Frage beantworten kann. 23

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Hilfe 1. Lösung A braucht nicht untersucht werden, denn du weißt schon, wie man das Chlorid-Anion nachweist. 2. Lösung B braucht ebenfalls nicht untersucht werden, da es sich um keine wirkliche Lösung handelt. 26

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Hilfe Teste auf der Tüpfelplatte, z. B. in Zeile 2, je drei Tropfen der Lösungen C und D, indem du je einen Tropfen von deinem vorhin gefundenen Nachweis. Reagenz zugibst: Lösung A. 28

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Lösung Nur Lösung C, Natriumsulfat-Lösung, liefert mit Bariumchlorid-Lösung einen Niederschlag. Bariumchlorid ist also ein Nachweisreagenz für Sulfat-Anionen. 30

Aufgabe 3 von 4 Natriumsulfat-Lösung reagiert also mit Bariumchlorid-Lösung zu schwerlöslichem, weißen Bariumsulfat und … Formuliere die Reaktions-Gleichung für den positiven Sulfat-Nachweis in dein Labor-Tagebuch. 31

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Lösung Wenn das Nachweis-Reagenz zu Lösung A zugegeben wird, findest du folgende Ionen in der Lösung: 2 Na+aq + SO 42 -aq + Ba 2+aq + 2 Cl-aq Barium-Kationen bilden mit den Sulfat-Anionen das schwerlösliche Salz, Natrium-Kationen und Chlorid. Anionen bleiben in der Lösung übrig: → Ba. SO 4↓ + 2 Na+aq + 2 Cl-aq 34

Aufgabe 4 von 4 Lege die gerade formulierte Reaktionsgleichung mit Hilfe der Modell-Kärtchen. 35

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Hilfe Sieht die Seite der Ausgangsstoffe bei dir etwa so aus? Dann liegst du richtig. Formuliere nun noch die Endstoffe. 38

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Lösung Sehen deine Endstoffe so aus? Perfekt. Dann bist du Analysen-Experte. 40

Das sollte bleiben: 1. Ein Fällungsreagenz muss löslich sein, damit es verwendet werden kann. 2. Sulfat-Anionen werden durch Zugabe von Barium. Kationen nachgewiesen. Es bildet sich ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat. 41

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Selbsteinschätzung Ordne dich gedanklich einem Smiley zu. Wie sicher kannst du Sulfat-Anionen finden? • Hast du ein grünes Smiley gewählt, freu dich, alles perfekt. • Hast du ein gelbes Smiley gewählt, kannst du ab S. 13 den Nachweis für Sulfat-Anionen finden. • Hast du ein rotes Smiley gewählt, frag den Betreuer bzw. Lehrer nach einem Rat. 43

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Die alten Chemiker haben es herausgefunden. Um 1750 erst waren die Chemiker so weit wie du: durch ganz viel Ausprobieren fanden sie den Sulfat-Nachweis, neben einer Reihe anderer Kationen- und Anionen-Nachweise. Auch deine Lehrerin / dein Lehrer hat in ihrem / seinem Studium „Ionen-Lotto“ betrieben. Frage ihn / sie, was das bedeutet. Vielleicht erzählt sie / er auch von der praktischen Staatsexamensprüfung ; ) Johann Rudolf Glauber, 1604 - 1670; Quelle: https: //en. wikipedia. org/wiki/Johann_Rudolf_Glauber 45 . .

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Genau genommen fehlt noch etwas… Jedes Salz besteht aus einem Anion UND einem Kation. Das Anion des Glaubersalzes kennst du nun. Aber welches ist das Kation? Wenn du noch Zeit hast während die anderen Gruppen noch suchen, bitte deinen Betreuer um einen Brenner, ein Uhrglas und ein Magnesia-Stäbchen. Untersuche die Glaubersalz-Lösung mit Hilfe der Flammenfärbung. 47

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Lösung Die Flamme leuchtet orange-gelb. Das Kation des Glaubersalzes ist also das Natrium. Kation. Damit ist klar: Glaubersalz ist nichts anderes als Natriumsulfat. 50

Entsorgung • Anschließend spüle das Tüpfel-Raster unter fließendem Wasser ab und trockne es mit einem Papier-Tuch ab. • Stecke Tüpfel-Raster und Modell-Kärtchen zurück in die dafür vorgesehenen Fächer. • Verschließe die Tropf-Flaschen mit den Lösungen und stelle sie in die vorgesehenen Fächer. 51

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Diese Anleitung wurde gefertigt von Renate Kiesewetter, Silke Langenberger und Ute Weinrich. Im Rahmen des AK Selbst Organisiertes Lernen (SOL) in der Abteilung für Didaktik der Chemie an der Universität Bayreuth. Bildernachweis: Alle Bilder und Graphiken wurden in der Abteilung Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth erstellt. 53