Kann man die SteinsalzLeuchte essen Analyse von Natriumchlorid

Kann man die Steinsalz-Leuchte essen? Analyse von Natriumchlorid Stand 04. 03. 2021

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Hast du schon mal eine Steinsalz-Leuchte gesehen? Sie werden im Internet u. a. wie folgt beschrieben: • „Salzkristall-Lampen (Wohlfühl-Licht) wirken einladend, häuslich und gemütlich. “ • „Salzlampen sind ideal gegen Blütenpollen und schlechte Energien. “ • „Im Arbeitsbereich konzentrationsfördernd, im Wohnzimmer gemütlich, erzeugen gesundes Raumklima …“ Falls die behaupteten Wirkungen eintreten, kannst du auch profitieren: zünde das Teelicht der Steinsalz-Leuchte aus der Kiste an. Die Leuchte steht dann am Arbeitsplatz und „entwickelt ihre Wirkung“. Bilder: Salzlampen verschiedener Hersteller und Shops 3

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Mit dieser Kiste kannst du… …herausfinden, ob das Steinsalz der Leuchte dasselbe ist, was wir zum Salzen der Speisen verwenden. Dazu lernst du, wie man mit Hilfe einer Flamme Metall. Kationen (z. B. Na+) und, mit wenigen Nachweis-Chemikalien (Nachweisreagenzien), auch Anionen (z. B. Cl-) nachweisen kann. Das alles ist Teil des Teilfaches Analytik. Deshalb wirst du auch lernen, welche Maßnahmen man treffen muss, um nicht selber die zu analysierenden Stoffe zu verunreinigen. 5

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Für die folgenden Experimente musst du… • einen Brenner sicher anzünden und ausmachen und • ein Tüpfel-Raster benutzen können. • Außerdem solltest du wissen, was eine Blindprobe ist. Wenn nicht, frage den Betreuer. • Du weißt auch, dass Salze aus Metall-Kationen und Nichtmetall-Anionen bestehen. • VE-Wasser ist „vollentsalztes Wasser“, also Wasser, das keine Salz-Ionen enthält. Die Schule kann es selber machen. 7

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Erklärung • (Zusätzlich) Notieren im Heft oder Labortagebuch. • Daran erkennst du ein Experiment. 9

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Aufgabe 1 von 5 Es geht also darum, ob in Steinsalz Kochsalz enthalten ist. Dann könnte man eine Steinsalz-Leuchte essen. Plane ein Experiment, das einen Hinweis darauf geben kann, ob Steinsalz Kochsalz enthält. 11

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Lösung Kochsalz nennt man in der Chemie Natriumchlorid. Es besteht aus Natrium-Kationen (Na+) und Chlorid. Anionen (Cl-). Man müsste mit geeigneten Methoden herausfinden, ob in der Steinsalz-Leuchte Na+Kationen und Cl--Anionen enthalten sind. 14

Als Analyse-Methoden sind bekannt: 1. Na+-Kationen kann man mit Hilfe der Flammenfärbung nachweisen. 2. Cl--Anionen kann man mit Hilfe einer Fällungsreaktion nach Zugabe von Silber-Kationen nachweisen. Falls du die Methoden noch nicht kennst, schaue dir die Kurzbeschreibungen auf den folgenden Seiten an. 15

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Nachweis von manchen Kationen So funktioniert der Nachweis über Flammenfärbung: 1. Man löst eine Spatelspitze der Probe in einigen Tropfen VE-Wasser auf dem Uhrglas. 2. Man hält das Magnesia-Stäbchen in die Brennerflamme bis es glüht (dient der Reinigung). 3. Man hält das Uhrglas etwas geneigt ganz nahe an die Luftlöcher des Brenners. 4. Man taucht das heiße Magnesia-Stäbchen in die Lösung. 5. Die Brenner-Flamme leuchtet in einer typischen Farbe (z. B. gelb für Na+). Führe die Blind-Probe durch (mit einem Stoff, von dem bekannt ist, dass er Na+-Kationen enthält). 17

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Lösung So kannst du für eine Blind-Probe vorgehen: • Aus der Kiste brauchst du die Kochsalz-Probe, das Uhrglas und das Magnesia-Stäbchen. • Aus der Sammlung brauchst du zusätzlich VEWasser (meist aus einer Spritzflasche), einen Brenner, ein Feuerzeug, Papiertücher und für jeden eine Schutz-Brille. Über den QR-Code rechts kannst du dir ein Video auf dein Handy oder Tablet laden, das dir zeigt, wie es geht. Ganz wichtig: wenn du fertig bist, spüle das Uhrglas mit Wasser und trockne es sorgfältig ab. 20

Aufgabe 2 von 5 Teste nun den Stoff der Steinsalz-Leuchte. • Aus der Kiste brauchst du die Steinsalz-Probe, das Uhrglas und das Magnesia-Stäbchen. • Aus der Sammlung zusätzlich VE-Wasser (in einer Spritzflasche), einen Brenner, ein Feuerzeug, Trockentücher und für jeden eine Schutz-Brille. Überprüfe mit Hilfe der Flammen-Färbung, ob in der Steinsalz-Leuchte Kochsalz enthalten sein kann. 21

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Lösung Beobachtung an der Probe: Die Flamme färbt sich mit der Steinsalz-Probe orange-gelb. Erinnerung: Die Flamme färbte sich mit der Kochsalz-Probe auch orange-gelb. Schlussfolgerung: Das Steinsalz der Lampe enthält Na+-Kationen. Wichtig: reinige das Uhrglas sorgfältig durch Spülen und Abtrocknen. 24

Analyse einer Steinsalz-Probe Es sieht aus als ob die Salz-Leuchte Kochsalz enthalten würde: die Na+-Kationen sind nachgewiesen. Ein Chemiker gibt sich aber NIE mit einem „es sieht so aus“ zufrieden. Das Ergebnis muss eindeutig sein. Also fehlt noch der Nachweis des anderen Teils von Kochsalz, den Cl--Anionen. Dafür braucht man ein Nachweis-Reagenz. Überlege, welche Bedingungen ein Nachweis-Reagenz allgemein erfüllen muss. Notiere diese Bedingungen in dein Labor-Tagebuch. 25

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Lösung Ein Nachweis-Reagenz reagiert mit dem nachzuweisenden Stoff in einer • unverwechselbaren und • gut erkennbaren Weise. Kein anderer Stoff darf mit dem Nachweis-Reagenz die gleiche Reaktion zeigen, sonst ist das Ergebnis nicht eindeutig. 28

Aufgabe 3 von 5 In der Erfahrungskiste findest du eine Reihe von Salz. Lösungen: Kaliumnitrat-Lösung Natriumsulfat-Lösung Silbernitrat-Lösung Natriumsulfit-Lösung Plane eine Versuchsreihe, um herauszufinden, welche der vier Lösungen sich als Nachweis-Reagenz für Lösungen eignet, die Chlorid-Anionen enthalten. Notiere deine Überlegungen. 29

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Weise das Chlorid-Anion nach Aus der Kiste brauchst du: • Natriumchlorid, • das Tüpfelraster (im Deckel), • 2 Spatel, • 2 Tropfpipetten, • 2 Uhrgläser • 1 Glasstab, • die Lösungen von Silbernitrat, Schwefelsäure, Kaliumnitrat, Natriumsulfat und Natriumsulfit. Aus der Chemie-Sammlung: VE-Wasser und für jeden die Schutzbrille. Die nächste Seite beschreibt, was du machen kannst. 32

Aufgabe 4 von 5 Weise das Chlorid-Anion nach: 1. Gib auf das Uhrglas eine Spatelspitze Kochsalz und etwas VE-Wasser. Löse das Salz durch Rühren mit dem Glasstab. Trockne den Glasstab ab. 2. Für den Chlorid-Nachweis muss die Lösung sauer sein. Gib jeweils 3 Tropfen der Schwefelsäure-Lösung auf die Felder 1 A-D des Tüpfelrasters. 3. Gib nun auf jedes Feld mit Schwefelsäure je 1 Tropfen Natriumchlorid-Lösung. Verrühre die Tropfen mit dem Glasstab. Trockne ihn danach ab. 4. Teste jeweils die Reaktion mit je 1 Tropfen des möglichen Nachweis-Reagenzes. Notiere die Ergebnisse im Labor-Tagebuch. Benenne dabei das Nachweis-Reagenz für Chlorid-Anionen. 33

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Lösung Ein geeignetes Nachweis-Reagenz für Chlorid-Anionen ist die Silbernitrat-Lösung. Nur beim Zutropfen von Silbernitrat. Lösung bildet sich bei Natriumchlorid eine weiße Trübung (Niederschlag). Ein Niederschlag ist ein schwer lösliches Salz, das sich aus einer Lösung absetzt. Man sagt: „es fällt aus der Lösung aus“. Reaktionen, bei denen ein solcher Niederschlag entsteht, nennt man daher Fällungsreaktionen. 36

Das sollte bleiben 1. Natrium-Kationen Na+ weist man mit der Flammenfärbung nach. Sie führen zu einer gelb-orangen Farbe. 2. Chlorid-Anionen Cl- weist man mit Silbernitrat-Lösung und etwas Schwefelsäure nach. Es entsteht ein weißer Niederschlag, falls Chlorid-Anionen vorhanden sind. 37

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Aufgabe 5 von 5 Ist das Ergebnis jetzt eindeutig? Könnte es nicht auch sein, dass die Natrium-Kationen mit der Silbernitrat-Lösung einen Niederschlag bilden? Entwirf mit Hilfe der Materialien aus der Kiste einen Versuch, mit dem du entscheiden kannst, ob Natrium. Kationen mit Silbernitrat-Lösung einen Niederschlag bilden. Führe den Versuch dann durch. 39

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Hilfe Verwende die Salz-Lösungen und das Tüpfel. Raster, z. B. Zeile 3. 42

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Lösung Natriumsulfat-Lösung und Natriumsulfit-Lösung geben mit saurer Silbernitrat-Lösung keinen Niederschlag, nur Natriumchlorid-Lösung. Daher kann nicht das Natrium-Kation Ursache für den erkennbaren Niederschlag sein, es ist ja überall drin. Die Ursache für den Niederschlag muss daher das Chlorid-Anion sein. 44

Teste dich selbst Jetzt weißt du, wie man Kochsalz über seine Ionen fachlich korrekt nachweist. Führe die beiden Ionen-Nachweise mit dem Steinsalz. Material der Leuchte durch. 45

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Hilfe In der Kiste findest du ein Glas mit kleinen Salzleuchten-Krümeln. 1. Gib einige sehr kleine davon auf das Uhrglas. 2. Gib etwas VE-Wasser dazu und löse es durch Rühren mit dem Glasstab (Abwischen nicht vergessen). 3. Sobald eine klare Lösung entstanden ist, kannst du den Chlorid-Nachweis auf dem Tüpfelraster (z. B. Zeile 4) durchführen. 48

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Lösung Versuchsbeobachtung: Das gelöste Salzlampen. Material gibt mit Silbernitrat-Lösung einen weißen Niederschlag. Versuchsergebnis: Der Chlorid-Nachweis mit dem Material der Salzlampe ist positiv. Da auch der Natrium-Nachweis über die Flammenfärbung positiv war, bist du sicher, dass die Lampe tatsächlich Natriumchlorid (Kochsalz) enthält. 50

Selbsteinschätzung Ordne dich gedanklich einem Smiley zu. Wie sicher kannst du Natrium-Kationen und Chlorid-Anionen finden? • Hast du ein grünes Smiley gewählt, freu dich, alles perfekt. • Hast du ein gelbes Smiley gewählt, kannst du ab S. 17 den Nachweis für Natrium-Kationen und S. 31 den für Chlorid. Anionen finden. • Hast du ein rotes Smiley gewählt, frag den Betreuer bzw. Lehrer nach einem Rat. 51

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Kann man die Steinsalz-Leute nun essen? Die Antwort auf unser Problem lautet: Im Prinzip ja. Du musst nur bedenken, dass ein Kochsalz-Kristall farblos, als Pulver weiß ist. Für Steinsalz-Leuchten wählt man wegen des interessanteren Aussehens buntes Steinsalz. Darin sind noch weitere, gefärbte Salze enthalten. Eine bräunliche bis gelbliche Farbe stammt z. B. von Eisenoxiden. Diese sind nicht giftig. Es können aber auch graue Salze enthalten sein. Die sind auch nicht giftig, können aber bitter schmecken (siehe auch Rückseite). 53

Wirkung der Steinsalz-Leuchte Über die Wirkung der Leuchte auf Gesundheit und Wohlbefinden sagen unsere Tests nichts aus. Aber: • Hätten sie gesundheitliche Wirkungen („Blütenpollen und schlechte Energien“), wären sie apothekenpflichtig. • 1 Lampe ist nicht in der Lage, auch nur in einem kleinen Zimmer das Raumklima zu beeinflussen. Bei vielen Lampen sind die negativen Einflüsse von (teil)verbranntem Wachs zu berücksichtigen (Ruß, PAK). • Wirkungen wie „einladend, häuslich und gemütlich“ sind durch das Kerzenlicht sicher erreichbar. Und wenn man sich „häuslich“ fühlt, wirkt sie wahrscheinlich auch „konzentrationsfördernd“. 54

Falls du Ionen-Detektiv spielen möchtest: In der Kiste findest du in einem der Becher Bruchstücke von Emser Pastillen. Dazu sagt die Werbung: „Emser Pastillen® Halstabletten. Mit dem Mineralkomplex aus der Emser Heilquelle. Ganz gleich, ob sich eine Erkältung anbahnt, … oder Ihre Stimme überanstrengt ist: Emser Pastillen Halstabletten befreien den Hals seit 1925, und das ohne Chemie!“ Gehe vor wie mit dem Salzlampen-Material. Gegebenenfalls musst du das Tüpfelraster spülen und abtrocknen. Finde experimentell heraus, ob in Emser Pastillen Kochsalz (Natriumchlorid) enthalten ist. Notiere die Ergebnisse. 55

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Lösung Du hast ein Bruchstück der Tablette aufgelöst und mit der Lösung die Flammenfärbung und die Fällungsreaktion mit Silbernitrat-Lösung durchgeführt. Beide Nachweisreaktionen verlaufen positiv. In Emser Pastillen ist also Natriumchlorid enthalten. Natriumchlorid ist sogar der wesentliche Bestandteil der Emser Pastillen. Der Hersteller gibt noch Aromen dazu, damit der Salz-Geschmack nicht so unangenehm wirkt. Also: Chemie ist da durchaus drin! 58

Entsorgung • Die selbst gemachten Lösungen können in den Ausguss. • Uhrglas, Glasstab, Spatel mit Wasser spülen und mit Papiertüchern abtrocknen. • Tüpfelraster mit einem Papiertuch abwischen, unter fließendem Wasser kurz abspülen und abtrocknen. • Pipetten mit Wasser mehrmals spülen. • Verschließe die Flaschen mit den Lösungen. • Räume alle Gegenstände an ihren Platz in der Kiste bzw. im Labor zurück. 59

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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. 61