1. Ziel und Zweck:

Beim Verbrennen von Kerzen, Erdgas oder Alkohol entstehen Flammen. Es sollen die entstehenden Abgase auf neue Stoffe ( Kohlenstoffdioxid) mit Kalkwasser untersucht werden.

2. Vorwissen:

Solange eine Kerze brennt, scheint Kerzenwachs zu verschwinden. Ebenso nimmt die Menge von Flüssiggas in einem Feuerzeug beim Verbrennen ab. Brennspiritus verbrennt ebenfalls, diesmal mit bläulicher Flamme. Sogar ein Streichholz nimmt beim Verbrennen deutlich an Masse ab, es wird leichter.
Bei der Verbrennung scheint das brennbare Material zu verschwinden. Aus Erfahrung wieß man, dass kein Stoff verschwinden kann. Alle Stoffe besitzen Masse, Platzbedarf und Wärmeenergie. Wohin verschwinden als die brennbaren Stoffe?

3.2. Geräte:

A Gas-Auffangtrichter
B Gasbrenner/Kerzenflamme
C Verbindungsstück
D Gaswaschflasche
E Kolbenprober (Pumpe)

3.3 Chemikalien und Hilfsstoffe:

(1) Sparflamme eines Gasbrenners / Kerzenflamme / Porzelanschälchen mit Brennspiritus / Zuckerwürfel mit Zigarettenasche aktiviert;
(2) ca. 2mL Kalkwasser
(3) Restgas

3.4 Sonstiges:

zum Spülen und Entsorgung:
(4) verd. Essigsäure; c=2mol/L

3.5. Aufbau:

Die Apparatur besteht aus einem Gasauffangtrichter (A), der mit einem Verbindungsstück (B) mit einer Gaswaschflasche (D) verbunden ist. Die Abgase der Flamme (B) werden durch die Pumpe (E) in die Apparatur gesaugt.

Die Apparatur (Bild) wird zuerst komplett liegend auf dem Tisch zusammengebaut. Anschließend wird die gesamte Apparatur von der Rückseite her mit Federklammern (runde Kunststoffseite) versehen. In die Stahlseite der Federklammern wird das Alu-Vierkantrohr eingelegt bis die Federklammern einrasten.

Einfüllen der Chemikalien:

Zur Überprüfung der Dichtigkeit kann in die bereits fertig aufgebaute Apparatur das Kalkwasser (2, D) eingefüllt werden. Zunächst wird etwa 5mL Raumluft eingesaugt. Dabei müssen in der Gaswaschflasche Gasblasen zu senen sein. Danach werden wieder vorsichtig etwa 1-2 mL Gas aus dem Kolbenprober zurückgedrückt. Dabei miuss das Kalkwasser im Gaseinleitungsrohr der Gaswaschflasche (D) zurücksteigen. Die Apparatur ist dicht, wenn die Flüssigkeitsoberfläche (Meniskus) nicht von allein auf einen Gleichstand innen und außen in der Gaswaschlasche (D) absinkt.

Sicherheit:

Es sind keine giftigen Stoffe im Experiment vorhanden.
Beim Umgang mit Gefahrstoffen ist immer eine Schutzbrille zu tragen.
Es ist vorteilhaft, einen Schutzkittel zu tragen, hier aber nicht unbedingt erforderlich.
Sollte man verdünnte Essigsäure auf die Haut bekommen, reicht sofortiges Abspülen der Haut. Aus der Kleidung ist Essigsäure leicht auszuspülen.

Entsorgung:

Das übeschüssige Kalkwasser und die essigsaure Lösung können in das Abwasser gegeben werden.

4. Durchführung und Beobachtung:

1. Für die Blindprobe werden etwa 50 mL Raumluft (ohne Flammengase) sehr langsam durch das Kalkwasser gesaugt.

Das Kalkwasser zeigt Blasen. Die Lösung bleibt klar und farblos.

2. Danach nimmt man den Kolbenprober (E) ab und entleert ihn. Nach dem Verbinden mit der Apparatur stellt man die Flamme unter den Auffangtrichter und saugt sehr langsam 50 mL Abgase durch das Kalkwasser.

Schon nach wenigen Millilitern Abgas trübt sich das Kalkwasser milchig weiß. Nach Durchleiten von 50 mL Abgas bleibt eine weiße Trübung, die sich nach einiger Zeit absetzt. Es bildet sich ein weißer Niederschlag.

Saugt man langsam genug und kühlt womöglich das Verbindungsstück (C) von außen noch mit einem umwickelten, feuchten Filterpapierstreifen, so setzen sich feinste farblose Tröpfchen (Kondensat) ab.

3. Wird mehrfach Abgas durch die Lösung gesaugt,

löst sich der weiße Niederschlag auch teilweise wieder auf.

4. Nach dem Ende des Durchleitens, lässt man die Apparatur abkühlen. Danach öffenet man die Gaswaschlasche (D) und gibt 2 Tropfen verdünnte Essigsäure (4) hinzu.

Man sieht Konzentrationsschlieren der Essigsäurelösung im Kalkwasser zu Boden sinken. Berühren die Konzentrationsschlieren weiße Flocken des Niederschlages, so löst sich der Niederschlag auf, stattdessen entsteht eine sehr kleine Gasblase, die nach oben aufsteigt.

5. Auswertung:

Zu jeder Beobachtung sollte in der Auswertung eine Erklärung angegeben werden, die dem Anspruch des Versuches angemessen ist.

[I ] CO₂ + Ca(OH)₂ ---> CaCO₃ (s) + H₂O(l)
[II] CaCO₃ + 2 CH₃COOH  --> Ca(CH₃COO)₂ +   H₂CO₃(aq)
[III] H₂CO₃(aq) --> CO₂(g) + H₂O(l)

6. Ergebnis:

Das Ergebnis besteht in der Antwort auf die im Abschnitt Ziel und Zweck gestellte Fragestellung. Für einen Forscher ergeben sich aber noch ein paar wesentliche zusätzliche Ergebnisse, die zu neuen Zielstellungen führen:

Für welche Beobachtung gibt es keine schlüssige Erklärung?
Wurdenüberraschende neuen Beobachtung gemacht?
Welchen neu gefundene Beobachtung lohnt es durch weitere Experimenten zu untersuchen? Diese Beobachtungen müssen deutlich hervorgehoben werden.

7. Folgerung:

Woraus besteht das farblose Kondensat im Verbindungsstück (C)?
Mit welchem Bestandteil der Luft verbindet sich die organische Substanz beim Verbrennen?
Was geschieht bei der Reaktion von Kohlenstoffdioxid mit dem Kalkwasser?
Ist der Nachweis von Kohlenstoffdioxid durch Fällung eines weißen Niederschlages aus Kalkwasser und dem Wiederauflösen in Essigsäure ein geeigneter Nachweis, um Kohlenstoffdioxid von anderen Gasen zu unterscheiden?

Wo bleibt das gesamte Kohlenstoffdioxid, das bei der Verbrennung von Erdgas, Kohle, Holz, Plastik usw. entsteht?

9. Literatur:

Quellenangabe (bei Übernahme von Inhalten)

weiterführende Literatur