Dipl. Ökol. Nina Harsch Fachbereich Chemie und Pharmazie – Institut für Didaktik der Chemie Westfälische Wilhelms-Universität Münster Luft und Luftbelastung: Experimente zu den Themen Luft, Treibhauseffekt, Ozon und Saurer Regen Eine Zusammenstellung von Nina Harsch Universität Münster Deutschland 2011 Lehrerfortbil dung
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Dipl. Ökol . Nina Harsch Fachbereich Chemie und Pharmazie – Institut für Didaktik der Chemie
Dipl. Ökol . Nina Harsch Fachbereich Chemie und Pharmazie – Institut für Didaktik der Chemie Westfälische Wilhelms-Universität Münster. Luft und Luftbelastung: Experimente zu den Themen Luft, Treibhauseffekt, Ozon und Saurer Regen. Lehrerfortbildung. Eine Zusammenstellung von - PowerPoint PPT Presentation
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Dipl. Ökol. Nina Harsch
Fachbereich Chemie und Pharmazie – Institut für Didaktik der Chemie
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Luft und Luftbelastung:
Experimente zu den Themen Luft,Treibhauseffekt, Ozon und Saurer Regen
Eine Zusammenstellung
von
Nina HarschUniversität Münster
Deutschland
2011
Lehrerfortbildung
Experimente: Übersicht
ID Experiment
L1 Sauerstoff-Gehalt der LuftO1 Ozon-Erzeugung O2 Ozon-Nachweis mit Indigocarmin
O3a Ozon-Nachweis mit Kaliumiodid und StärkeO3b Ozonabbau durch ChloroformO4 Ozonentstehung und AbbauT1 Treibhauspotential verschiedener GaseT2 Wärmedurchlässigkeit verschiedener GaseT3 Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in WasserS1 Stickoxid-Erzeugung und NachweisS2 Schwefeldioxid-Erzeugung und NachweisS3 Wirkung von Saurem Regen auf MetallS4 Auftrieb warmer Luft (thermische Verfrachtung)
Experimente: Luft
Sauerstoff-Gehalt der Luft
Durchführung:
1. Weißen Phosphor auf Verbrennungslöffel entzünden
2. Verbrennungslöffel per Zapfen auf Glasrohr befestigen
3. Glasrohr in wassergefüllte Wanne stellen
Beobachtung: Wasser steigt auf 1/5 des Glasrohrvolumens
Deutung: Unterdruck bewirkt Aufstieg des Wassers- Weißer Phosphor verbrennt unter Sauerstoffverbrauch
zu Rotem Phosphor: P4 + 5 O2 → P4O10
- Sauerstoffgehalt im Glasrohr:
a) Vor Verbrennung: 21 % Sauerstoff
b) Nach Verbrennung: – 21 % Sauerstoff Die Verbrennungswärme bewirkt eine Gasausdehnung im Rohr.
Der finale Wasserstand im Rohr wird somit erst nach Abkühlung erreicht.
L1D
ie Luft, Versuch 2,
Educa (2005).
Experimente: OzonO1
Ozon-Erzeugung
Ziel:
O2 → 2 O*
O* + O2 → O3
Variante A: O2 → 2 O*
UV-C-Strahlung (ideal: 184,9 nm)
Quecksilberdampf-
Niederdrucklampe
λ
Variante B: O2 → O2+ + e– → 2 O*
Sauerstoff-Ionisierung durch Elektrophorese / Korona-Entladung- Elektronenwanderung durch Elektrisches Feld (Draht → Gitter)
- Sauerstoff wird darüber geleitet - Große Feldstärke zwischen Draht und Gas- Sauerstoffmoleküle werden ionisiert- Ozonisator:
Jürgen Neppe Electronic Sources, Thailand (Verkauf über Ebay).
Nach: w
ww
.elektro-wissen.de (verändert)
Experimente: Ozon
Ozon-Nachweis mit Indigocarmin
Indigocarmin-Lösung:- nicht lange haltbar, da lichtempfindlich- blau gefärbt- 0,03 mg Indigocarmin auf 75 ml aqua dest _____(bei höherer Konzentration wäre die Färbung zu stark)
Beobachtung: Einleiten von Ozon bewirkt Entfärbung
Deutung: Ozon spaltet Doppelbindungen
O2
PARCHMANN, I.: Behandlung des Themas Ozon im Chemieunterricht mit Hilfe anschaulicher Experimente (Versuch 3). Plus Lucis, 1997.
Vergleiche auch:Spaltung von Gummidurch Ozon
Experimente: Ozon
Ozon-Nachweis mit Kaliumiodid und Stärke
Variante A: Filterpapier (angefeuchtet)
Variante B: Lösung (lagerbar)
1. 0,5 g Stärke in 100 ml Wasser aufkochen und abkühlen
2. 0,5 g Kaliumiodid hinzugeben, abfiltrieren
Beobachtung: Kontakt mit Ozon bewirkt Blaufärbung
Deutung:
Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel und oxidiert Iodid zu Iod.
Iod bildet zusammen mit Stärke einen blau-braunen Komplex.
die IR-Messung hinter dem Rohr bei Treibhausgasen geringer aus.
Beispiel CO2: ΔT = 10°C
Experimente: Treibhauseffekt
Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser
Durchführung:
1. Wassergefüllten Messkolben mit Öffnung nach unten in wassergefüllten Behälter hängen (kein Bodenkontakt)
2. Brausetablette unter Kolbenöffnung legen
3. Nach Verbrauch: Weitere Brausetablette
Beobachtung:- Tablette 1: Wasserstand im Kolben sinkt kaum- Tablette 2: Wasserstand im Kolben sinkt stark
Deutung:
Kohlenstoffdioxid löst sich in Wasser: CO2 + H2O → H2CO3
Tablette 1: Es kann noch viel CO2 im Wasser gelöst werden
Tablette 2: Wasser ist weitgehend gesättigt, d.h. kaum Lösung
Variante: Unterschiedliche Temperaturen. Wärmeres Wasser: Weniger CO2 in Lösung.
T3
Experimente: Saurer Regen
Stickoxid-Erzeugung und Nachweis
S1
Erzeugung:
1. Halbkonzentrierte Salpetersäure auf Kupferspäne tropfen. Es entstehen Stickstoffmonoxid, Wasser und Kupfer(II)-Nitrat (blau): 3 Cu + 8 HNO3 → 2 NO + 4 H2O + 3 Cu(NO3)2
2. Stickstoffmonoxid (farblos) reagiert mit Luftsauerstoff zu Stickstoffdioxid (rotbraun): 2 NO + O2 → 2 NO2
Nachweis: Saltzmann-Reagenz (dunkel und kühl mehrere Wochen lagerbar)
Bei Einleitung von Stickoxiden entsteht ein roter Azofarbstoff
Cu
HNO3
Saltzmann
1. 0,05 g N-(1-Naphthyl)-ehtylendiamin-dihydrochlorid und 5 g Sulfanilsäure mit etwas aqua dest in 1 l Messkolben spülen.
2. 50 ml konzentrierte Essigsäure dazugegeben und mit aqua dest bis Eichmarke auffüllen
3. 30 min rühren (ohne Heizung), bis eine farblose, klare Flüssigkeit vorliegtN
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Experimente: Saurer Regen
Schwefeldioxid-Erzeugung und Nachweis
S2S
ulfur S
8 in 3D.
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Erzeugung:
Etwas Schwefel auf einem Verbrennungslöffel entzünden.
Es entstehen Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid.
S8 + 8 O2 → 8 SO2
2 SO2 + O2 → 2 SO3
Nachweis:
Universalindikator
in Wasser lösen.
Rotfärbung zeigt
Säure-Bildung an.
SO2 + H2O → H2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
pH Färbung
0-3 Stark sauer
3-6 Sauer
7 Neutral
8-11 Basisch
11-14 Stark basisch
Experimente: Saurer RegenS3
0,1-molar 0,5-molar
Wirkung von Saurem Regen auf Metall
Durchführung:
1. Schwefelsäure auf Watte geben, Eisenteile darauf legen
2. Einige Tage verschlossen im Einmachglas stehen lassen
Beobachtung: Bildung einer rot-braunen Oxidschicht (Rost)
Deutung: Säurekorrosion.
Die Protonen der Säure
entziehen dem Metall
Elektronen:
Fe + 2 H3O+
Fe2+ + 2 H2O + H2
Das Metall wird oxidiert.
Experimente: Saurer Regen
Auftrieb warmer Luft (thermische Verfrachtung)
Durchführung:
1. Teebeutel aufschneiden, entleeren und auffalten
2. Mit Öffnung nach oben aufstellen und oben anzünden
Beobachtung: Nach kurzer Zeit steigt der Beutel auf
Deutung:
Warme Luft (Beutel) hat eine geringere Dichte, als kalte Luft
(Umgebung). Es entsteht ein natürlicher Auftrieb.
Aufstieg des Beutels: Auftriebskraft > Gravitationskraft