Gliederung:

1. Kurzbeschreibung des Zusammenhanges
2. erforderliche Geräte
3. Chemikalien und Sicherheitshinweise
4. Durchführung (und Beobachtung)
5. Entsorgung
6. Versuchsbezogen Aufgaben; Lernkartei-Hinweis
7. Auswertung, Ergebnis, Folgerungen, Ausblick, Literaturhinweise
   
8. alternative Apparaturen und Chemikalien mit Kommentar
9. Zuordnung zu Unterrichtsreihen

Wasserstoff ist hochentzündlich (F+); R:12; S: 9-16-33

Erforderliche Geräte:

Bild 1: Apparatur zur Darstellung von Wasserstoff aus Magnesium-Band und verdünnter Essigsäure

Geräte:

A Tropfpipette (Luer-Lock)

B Vorratsgefäß (Becherglas oder PE-Flasche)

C Kunststoff-Kolbenprober mit Luer-Lock-Gewinde

Chemikalien:

1 verdünnte Säure (Essigsäure c=2mol/L)

2 Metall (Magnesiumband)

3 Gebildetes Gas (Wasserstoff)

Die Apparatur stellt einen Mini-Gasentwickler dar. Um Wasserstoff zu entwickeln, entfernt man zunächst dem Kolben aus dem Kunststoffkolbenprober. Anschließend misst man 40 mm Magnesium-Band genau ab und schneidet es in ca. 10 mm große Stücke. Diese verdreht man etwas in sich zu einer Spirale, damit sie später nicht unter dem Silikon-Kolben haften können. Dann setzt man den Kolben wieder in den Zylinder und schiebt ihn bis zum Boden, um möglichst die ganze Luft zu entfernen. Nun verbindet man den Kolbenprober mit der Tropfpipette mit Luer-Lock-Adapter.
In das Becherglas wird mindestens 100 mL verdünnte Essigsäure gegeben.

Nun saugt man mit dem Kolbenprober und angesetzter Tropfpipette die verdünnte Essigsäure an. Der Kolben kann langsam bis zum am oberen Ende gezogen werden. Beim Kontakt der Essigsäure mit dem Magnesium-Band setzt sofort eine Gasentwicklung ein. Man achtet durch Schütteln des Kolbens darauf, dass alle Magnesiumstreifen in der Lösung schwimmen.

Allmählich verdrängt das entstehende Gas die Essigsäure aus dem Kolbenprober bis alles Magnesium aufgelöst ist. Die verbleibende Flüssigkeit wird bis zum vollständigen Entleeren der Tropfpipette, ohne dass Gasblasen entweichen, aus dem Kolbenprober gedrückt. Nun kann das entstandene Gasvolumen abgelesen werden und mit der verwendeten Magnesium-Portion in Beziehung gebracht werden.

Es zeigt sich, dass die gebildete Portion Wasserstoff von der Masse des eingesetzten Magnesiums abhängt.

Entsorgung:

Mit dem Wasserstoff kann die Knallgas-Probe durchgeführt werden. Die verdünnte Essigsäure, die nun noch durch Magnesiumacetat verunreinigt ist, kann in einem besonders beschrifteten Gefäß aufbewahrt werden und bis zur Erschöpfung der Säure weiter verwendet werden. Anschließend kann die Magnesiumacetat-Lösung mit viel Wasser verdünnt ins Abwasser gegeben werden.

Oftmals fallen im Labor verdünnte Säuren an, die entsorgt werden sollen. Diese sind statt der angegebenen Essigsäure ebenfalls gut zur Wasserstoffdarstellung geeignet. Es dürfen aber auf keinen Fall Salpetersäurereste oder Nitrate in der Lösung sein, da sich sonst statt Wasserstoff auch nitrose Gase bilden, die giftig sind.

Aufgaben, Lernkartei-Hinweis

Methoden. Beobachtungstabelle
Führe den Versuch mit unterschiedlichen Stoffportionen Magnesium durch. Bestimme jeweils die Masse des eingesetzten Magnesiums und das gebildete Gasvolumen Wasserstoff. Halte die Ergebnisse in einer Tabelle fest.

1. Methode Diagramm:
Zeichne ein Diagramm, bei dem an der x-Achse die mg- Magnesium abgetragen werden und an der y-Achse die Volumina Wasserstoff angegeben werden. Trage die Werte mit zentrierten Symbolen ein.

2. Methode Kurvenausgleich, Interpolation:
Verbinde die Messpunkte mit einer möglichst einfachen Kurve (hier eine Gerade). Beantworte dazu zunächst die folgenden Fragen:
a) Welcher Punkt des Diagramms muss auf jeden Fall auf der Kurve liegen?
b) Man darf eine Kurve nur dann eine ausgleichende Kurve durch die unterschiedlichen Messpunkte legen, wenn die dadurch entstehenden Punkte auf der Kurve auch mögliche Messpunkte gewesen sein könnten. Schätze ab, wie viel Magnesium müsste man nehmen, um 30 mL Wasserstoff zu erhalten?
c) Wie muss die zu zeichnende Kurve zu den übrigen Messpunkten angeordnet sein?

3. Methode Extrapolation:
Wie viel Magnesium benötigt man um bei Zimmertemperatur 24 L Wasserstoffgas zu erhalten?

4. Methoden Periodensystem:
Im Periodensystem sind spezifische Eigenschaften der chemischen Elemente tabellarisch angeordnet. Eine der dort aufgeführten Eigenschaft ist die sogenannte "Molare Masse". Wie groß ist die molare Masse von Magnesium?
Vergleiche die molare Masse von Magnesium mit deinem Zahlenwert aus der Extrapolation.
Wie viel Calcium benötigt man, um ebenfalls 24 Liter Wasserstoff herzustellen?

5. Gibt eine allgemeine Arbeitsvorschrift zur Bestimmung der molaren Massen von Calcium, Barium, Eisen oder Zink an.

alternative Apparaturen, Chemikalien mit Kommentar:

Bild a61: Umsetzung eines großen Volumens Flüssigkeit mit einem Feststoff und Auffangen des gebildeten Gases zur Weiterverwendung

  Bild a69: Umsetzung eines großen Volumens an Flüssigkeit mit einem Feststoff und Auffangen des gebildeten Gases mit einem Kolbenprober zur Weiterverwendung

Bild a70: Umsetzung eines großen Volumens an Flüssigkeit mit einem Feststoff und Auffangen des gebildeten Gases mit einer pneumatischen Wanne zur Untersuchung mit der Knallgasprobe oder der Glimmstabprobe

Reduktionen mit Wasserstoff; quantitative Gasreaktion; Bestimmung der molaren Masse von unendlen Metallen;

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