WWU - Didaktik der Chemie

Chemische Bindung III
Atombindung
Ether/Ether

Chemische Bindung III 

        Atombindung am Beispiel Ethen und Ether
         

  1. Zusammenfassung
  2. Gefährdung durch Flüchtigkeit
  3. Darstellung von Ethen aus Ethanol
  4. Darstellung von Ether aus Ethanol mit Schwefelsäure 

Literatur

1 Zusammenfassung

Chemische Reaktionen mit leicht flüchtigen organischen Stoffen bergen mehrere Gefahren in sich. Neben der allgemeinen Brennbarkeit, dem niedrigen Flammpunkt und der niedrigen Zündtemperatur ist es die Flüchtigkeit, die oftmals eine unmittelbare Gefährdung heraufbeschört. 

Ein weiteres Kennzeichen für chemische Reaktionen mir organischen Stoffen sind die längeren Reaktionszeiten und die Bildung von häufig mehreren Reaktionsprodukten nebeneinander.

Längere Reaktionszeiten und die Notwendigkeit die Reaktion auf ein gewünschtes Hauptprodukt zu steuern, setzen das Einhalten von konstanten Reaktionsbedingungen voraus.

Die Existenz von Nebenprodukten erfordern in der Regel Aufwendige Trennverfahren

 

2  Gefährdung durch Flüchtigkeit

Allgemein kann die Gefährdung durch Flüchtigkeit, bzw. Beweglichkeit der Stoffe in drei Stufen eingeteilt werden:

  1. Gase

    Von Gasen gehen immer unmittelbare Gefahren für den Experimentierenden aus. Er muss atmen und ist dabei auf die Luft in seiner unmittelbaren Umgebung angewiesen.
    Zum Einen steht der Mensch durch das Atmen in einem fortwährenden Stoffaustausch mit seiner Umgebung. Ohne vorgewarnt zu sein kann ein Mensch nur ca. 30 Sekunden das Atmen unterdrücken. 
    Zum Anderen gelangen Gase sofort in die Blutbahn und greifen so im ganzen Körper in den Stoffwechsel  ein, weshalb man diese Eigenschaft vorteilhaft zur Narkose und Inhalation von Medikamenten, die schnell wirken müssen, einsetzt
    Nicht zuletzt sind es die kleinen Moleküle, die  relativ unspezifische Reaktionsweisen zeigen und so in eine Vielzahl von biochemischen Vorgänge eingreifen. 
  2. Flüssigkeiten

    Von Flüssigkeiten geht eine mittelbare Gefahr aus. Flüssigkeiten müssen den Experimentierenden erst berühren, bevor eine Gefährdung und chemische Reaktionen eintreten. Wenn man von den über der Flüssigkeit befindlichen Gasen absieht, so könne Flüssigkeiten über die Haut und über die Nahrungsaufnahme mit dem Menschen in Kontakt kommen. Daher ist das Essen und Trinken im Labor grundsätzlich verboten. Zur Vermeidung des Hautkontaktes sollten Chemikalien grundsätzlich nicht mit den Händen angefasst werden. Im Übrigen sind persönliche Schutzeinrichtungen (Brille, Handschuhe, Handwaschmittel und Hautpflegemittel, Augenwaschanlagen, Notduschen) vorzuhalten, um eventuelle Kontamination der Haut vorzubeugen bzw. deren Auswirkungen herabzusetzen. Bei der Auswahl von Handschuhen ist auf die stark unterschiedliche Durchlässigkeit für verschiedene Chemikalien zu achten.
  3. Feststoffe

    Von Feststoffen gehen nachhaltige Gefahren aus, die häufig erst die nächste Generation belasten. Hier sind die Altlasten von Mülldeponien, die Grundwasserverschmutzung und die Pestizid-Rückstände zu nennen. Man begegnet dieser Gefährdung,  in dem man mit Stofftrennung das Gefahrgutvolumen minimiert und das eigentliche Gefahrgut in Kreisprozessen wiederverwendet oder in umweltverträgliche Stoffe umwandelt. 

 

3 Darstellung von Ethen aus Ethanol

Die Darstellung von ungesättigten Verbindungen ist eine industriell häufig vorkommenden Aufgabe. Für die Bereitstellung von reaktiven Grundstoffen wählt man Crack-Verfahren, die aus überschüssigen Grundstoffen wie Paraffinen oder Alkoholen unter relativ unspezifischen Reaktionen eine Vielzahl von energiereichen Chemikalien erzeugt. Diese werden dann getrennt und weiterverarbeitet. Hier soll ein einfacher Crack-Versuch von Ethanol mit Hilfe von Schwefelsäure vorgenommen werden. Reaktive Zwischenprodukte wie die giftige Ethylschwefelsäure oder die di-Ethylschwefelsäure werden in der Apparatur hydrolisiert. Das entstandenen Ethen kann noch mittels Bayer-Probe oder Bromwasser nachgewiesen werden und der Überschuss direkt abgefackelt (leuchtende Flamme im Gegensatz zu eingesetzten Ethanol).

Durch das relativ starke Erhitzen mit einer Sparflamme eines Gasbrenners in Gegenwart von stark hygroskopischen Schwefelsäure kann die Pyrolyse sogar Kohlenstoff als Rückstand aufweisen.  

 

4  Darstellung von Ether aus Ethanol mit Schwefelsäure 
( Versuchsprotokoll; Handreichung (WORD6) )

Unter schonenderen Bedingungen, elektrisches Erhitzen mit dem Halbmikro-Ofen, kann die Reaktion so geführt werden, dass zunächst die Schwefelsäure-Ester gebildet werden, die sich anschließend in einem zweiten Schritt zu Ether umwandeln lassen.  

Ethersynthese aus Ethanol/Schwefelsäure;

Die Hydrolyse-Einheit (I, J) aus gesättigter kalter Kochsalzlösung erfüllt mehrere Aufgaben:

Bereitstellen WWU:

Leinwand; OH-Projektor

Mitnehmen (KGH):

Laptop

4 Gerätesätze
Chemikalien

lit Literatur

Hinweise auf  die gesetzlichen Bestimmungen

Chemikaliengesetz ChemG
Gefahrstoffverordnung GefStoffV

 SiNTU 

© 1997-2003 HMTC - Halbmikrotechnik Chemie GmbH;
Klaus-G. Häusler uiw. at .halbmikrotechnik-chemie.de