Die Dichte von Kohlendioxid
Demonstration
Dieses Experiment zeigt deutlich die höhere Dichte von Kohlendioxid im Vergleich zu Luft. Ein Kolben wird mit Kohlendioxid aus einer Flasche oder einem Generator gefüllt. Das Gas wird dann über eine brennende Kerze gegossen, wobei die Flamme erlischt.
Unterrichtsorganisation
Dies ist eine schnelle, einfache Lehrerdemonstration, die etwa 2 Minuten dauert. Obwohl sie auch als Klassenexperiment durchgeführt werden könnte, ist sie wahrscheinlich nicht die zusätzliche Zeit wert. Allerdings könnte die Hilfe der Schüler bei der Demonstration die Wirkung verstärken.
| Geräte | Chemikalien |
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Augenschutz: Schutzbrille oder Schutzbrille beim Umgang mit Trockeneis Thermoschutzhandschuhe und Handhabungszange (bei Verwendung von Trockeneis) Bechergläser (100 cm3), 2 Erlenmeyerkolben (250 cm3), mit passendem Korken oder Spund Holzschienen |
Kerzen (kurze 1-2 cm lange Stücke), 2 (Anm. 1) Kohlendioxidflasche mit Regler (Anm. 2) Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Gesundheit & Sicherheit und technische Hinweise“ unten. |
Gesundheitliche & Sicherheits- und technische Hinweise
Lesen Sie unsere standardmäßigen gesundheitlichen & Sicherheitshinweise
Tragen Sie einen Augenschutz und thermische (isolierte) Handschuhe.
1 Nachtlichter oder Teelichter können anstelle von kurzen Kerzenstücken verwendet werden.
2 Kohlendioxidflasche – siehe CLEAPSS-Gefahrenkarte und auch Laborhandbuch Abschnitt 9.9 über die sichere Lagerung und Verwendung von Gasflaschen.
3 Wenn festes Kohlendioxid (Trockeneis) verwendet wird, sollte dieses innerhalb von 24 Stunden vor der Demonstration in einer wesentlich größeren Menge als für das Experiment erforderlich beschafft und in einem belüfteten isolierten Behälter gelagert werden, bis es benötigt wird. Bei der Handhabung sind Wärmeschutzhandschuhe und eine Zange zu verwenden – siehe CLEAPSS Hazcard.
Wenn weder eine Kohlendioxidflasche noch ein Vorrat an Trockeneis zur Verfügung steht, kann Kohlendioxidgas auf chemischem Wege erzeugt werden – siehe Standardtechniken: Erzeugen von Sammel- und Prüfgasen . Ersetzen Sie den Disteltrichter durch einen Hahntrichter oder einen unverschlossenen Scheidetrichter. Zu den Marmorsplittern (10 g) werden jeweils einige cm3 Salzsäure (100 cm3, 2 M – IRRITANT) zugegeben, um einen gleichmäßigen Kohlendioxidstrom zu erzeugen, und man lässt das schwerere Gas die Luft aus dem Sammelkolben verdrängen. Dies kann überprüft werden, indem man mit einer Tropfpipette eine Gasprobe aus dem Hals des Kolbens aufnimmt und sie dann in einem Reagenzglas durch frisches Kalkwasser sprudeln lässt. Die sofortige und dichte Milchigkeit des Kalkwassers sollte darauf hinweisen, dass der Kolben mit Kohlendioxid gefüllt ist. Der Kolben kann dann sicher verkorkt werden, bis er für die Demonstration benötigt wird.
Der 250 cm3 Erlenmeyerkolben kann vor der Lektion entweder mit Gas aus der Flasche oder durch Zugabe einiger Klumpen Trockeneis gefüllt werden, die man im Kolben verdampfen lässt. Der Kolben sollte leicht verkorkt und deutlich beschriftet sein, damit die Klasse das Etikett lesen kann, aber die Lehrkraft kann es vorziehen, den Kolben bei Bedarf während des Unterrichts vorzubereiten.
Vorgehensweise
a Stelle die beiden Becher nebeneinander auf die Bank und stelle in jeden ein kurzes Stück Kerze hinein.
b Zünde die Kerzen mit einem Splint an. Sie brennen weiter.
c Gieße Kohlendioxid aus dem Kolben in eines der Bechergläser und die Kerze erlischt, während die Kerze im anderen Becherglas weiterbrennt.
d Versuche, die erste Kerze mit einer Schiene wieder anzuzünden. Dies wird scheitern und die Schiene wird erlöschen.
e Schütte nun das Kohlendioxid aus dem Becherglas und versuche erneut, die Kerze anzuzünden. Dies sollte nun gelingen.
Lehrnotizen
Zeige die Verwendung von Kohlendioxid in einigen Arten von Feuerlöschern und die Gründe für seine Verwendung auf.
Kohlendioxid (relative Molekülmasse 44) ist etwa anderthalbmal dichter als Luft (durchschnittliche relative Molekülmasse etwa 29), und die Vermischung von Gasen unterschiedlicher Dichte durch Diffusion kann ein langsamer Prozess sein, es sei denn, die Mischung wird absichtlich gerührt. Daher können Gase effektiv von einem Gefäß in ein anderes gegossen und natürlich auch in einem Kolben oder einem Gasbehälter durch Verdrängung von Luft gesammelt werden.
Als zusätzliche Demonstration kann das Vorhandensein einer dichten Gasschicht im Becherglas, das Kohlendioxid enthält, gezeigt werden, indem man eine kleine Seifenblase (unter Verwendung einer handelsüblichen Seifenblasenmischung) aufbläst und sie im Becherglas „auffängt“ (ein größeres Becherglas macht dies einfacher!). Mit etwas Glück sinkt die Seifenblase in das Becherglas, ohne zu zerplatzen, und „schwimmt“ dann auf der Kohlendioxidschicht.
Kohlendioxid kann auch in ein Reagenzglas mit ein wenig Kalkwasser gegossen werden. Beim Schütteln wird das Kalkwasser milchig.
Eine aufschlussreiche Demonstration, warum Kohlendioxid nicht zum Löschen von Bränden mit brennenden Metallen wie Magnesium geeignet ist, wird unter The General Chemistry Demo Lab beschrieben.
Gesundheit & Sicherheit geprüft, August 2016