Trennmethoden für Salz und Zucker: Praktische Wege, chemische Hintergründe und didaktische Hinweise
Wenn du aus Versehen Salz in deinen Zuckerstreuer gemischt hast oder Zucker in deinen Salzstreuer geschüttest hast, ist die einfachste Möglichkeit, die Mischung wegzuwerfen und die Behälter neu zu befüllen. Wenn du es aber als wissenschaftliches Experiment ausprobieren willst, Zucker und Salz zu trennen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, um diese Aufgabe zu erfüllen.
Sowohl Salz als auch Zucker lösen sich in Wasser auf, du kannst also kein Wasser verwenden, um sie zu trennen. B. Ethanol zu beziehen. Je größer die Menge von Salz und Zucker, desto mehr Ethanol brauchst du. Ziehe in Betracht, deine Trennung in Teilen vorzunehmen, wenn du eine große Menge hast. Dein Sieb sollte alle Salzpartikel aufgenommen haben. Stelle einen kleinen Topf, der zu einem Viertel mit Wasser gefüllt ist, auf dein Heizelement. Das Dampfbad soll die Lösung wegen der Flüchtigkeit des Alkohols schonend erhitzen. Der Zucker bleibt in der offenen Schüssel zurück.
Warum Wasser nicht funktioniert
Man spricht von einer wässrigen Salzlösung. Die entsprechende gilt für Zucker und Wasser. Bei einer homogenen Mischung sieht man keine festen Teilchen mehr. Von den meisten Stoffen ist die Löslichkeit in Wasser bekannt. Bei Kochsalz liegt diese bei 359 Gramm pro Liter (bei 20°C). Kristallzucker (Saccharose) löst sich mit 1970 Gramm pro Liter (bei 20°C) äusserst gut in Wasser. Das Lösen von Zucker in Wasser könnte man mit dem Zerstreuen einer Demonstration durch die Polizei vergleichen: Die Zuckermoleküle wollen wir uns dabei als Demonstranten, die Wassermoleküle als Polizisten vorstellen. Zuerst sind die beiden Gruppen von Demonstranten und Polizisten getrennt, doch wenn der Zucker ins Wasser hinzugefügt wird, treffen sie aufeinander. Nun versuchen jeweils mehrere Polizisten einen Demonstranten in die Mitte zu nehmen und ihn aus der Demonstrantengruppe zu lösen. Am Schluss ist jeder Demonstrant, also jedes Zuckermolekül, von mehreren Wassermolekülen umringt: Man erhält eine Zuckerlösung.
Der beschriebene Vorgang findet statt, weil die Wassermoleküle sogenannte „Wasserstoffbrücken“ mit den Zuckermolekülen bilden, wenn sie sich um sie herum anordnen. Die Brückenbildung beruht darauf, dass sich die Elektronen der Sauerstoffatome und der Kern (also das Proton) von Wasserstoffatomen anziehen. Wenn Salze wie z. B. Kochsalz aufgelöst werden, passiert etwas ganz Ähnliches. In Salzen sind die Ionen (negativ bzw. positiv geladene Atome) in einer charakteristischen geometrischen Struktur angeordnet, die stabil ist, da sich die Ionen in einem günstigen Energiezustand befinden. Man könnte sagen, sie "fühlen sich wohl" in dieser Struktur. Wenn das Salz gelöst wird, versuchen die Wassermoleküle wie beim Zucker, einzelne Teilchen aus der Struktur herauszulösen und zu umringen.
Löslichkeit und Temperatur
Einerseits sind Moleküle bei höherer Temperatur aktiver und bewegen sich schneller. Darum geht der Vorgang des Lösens schneller vor sich. Andererseits lässt sich bei höherer Temperatur häufig mehr von dem Feststoff in der Flüssigkeit lösen, seine Löslichkeit steigt also. Dies ist jedoch von den verwendeten Stoffen abhängig. Warum ist das so? Beim Lösen wird die ursprüngliche Struktur des Feststoffs aufgebrochen, und die Moleküle gruppieren sich neu. Dabei verändert sich ihr Energiezustand: Es wird entweder etwas Energie in Form von Wärme frei, oder Wärme wird aufgenommen. Entsprechend verläuft der Lösungsvorgang entweder exotherm (es entsteht Wärme) oder endotherm (der Vorgang benötigt Wärme). Wenn dem System aus Feststoff und Flüssigkeit Wärme von aussen zugeführt wird, beschleunigt dies endotherme Reaktionen. Exotherme Reaktionen hingegen laufen nicht mehr ab, da das System im Gleichgewicht bleiben und nicht noch mehr heizen, sondern die Wärmezufuhr durch Abkühlung ausgleichen will.
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Praktische Trennung mit Ethanol, Filtration und Eindampfen
Wenn du es aber als wissenschaftliches Experiment ausprobieren willst, Zucker und Salz zu trennen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, um diese Aufgabe zu erfüllen. B. Ethanol zu beziehen. Je größer die Menge von Salz und Zucker, desto mehr Ethanol brauchst du. Ziehe in Betracht, deine Trennung in Teilen vorzunehmen, wenn du eine große Menge hast. Stelle einen kleinen Topf, der zu einem Viertel mit Wasser gefüllt ist, auf dein Heizelement. Das Dampfbad soll die Lösung wegen der Flüchtigkeit des Alkohols schonend erhitzen. Der Zucker bleibt in der offenen Schüssel zurück. Dein Sieb sollte alle Salzpartikel aufgenommen haben.
Schritt-für-Schritt-Ansatz
- Ethanol zugeben: B. Ethanol zu beziehen. Je größer die Menge von Salz und Zucker, desto mehr Ethanol brauchst du.
- Rühren und absetzen lassen: Ziehe in Betracht, deine Trennung in Teilen vorzunehmen, wenn du eine große Menge hast.
- Filtrieren: Dein Sieb sollte alle Salzpartikel aufgenommen haben.
- Eindampfen im Wasserbad: Stelle einen kleinen Topf, der zu einem Viertel mit Wasser gefüllt ist, auf dein Heizelement. Das Dampfbad soll die Lösung wegen der Flüchtigkeit des Alkohols schonend erhitzen. Der Zucker bleibt in der offenen Schüssel zurück.
Kalk, ein Calciumsalz, hat eine starke Gitterstruktur, weshalb es schlecht löslich ist und darum den Wasserhahn verstopft. Je nachdem, wie stark das Salzgitter ist und wie "glücklich" die Ionen darin sind, gelingt dies mehr oder weniger leicht. In Salzen sind die Ionen (negativ bzw. positiv geladene Atome) in einer charakteristischen geometrischen Struktur angeordnet, die stabil ist, da sich die Ionen in einem günstigen Energiezustand befinden.
Experimentelle Eigenschaften von Haushaltszucker und Kochsalz
DurchführungHaushaltszucker und Kochsalz werden hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht. In drei der Reagenzgläser werden 2-3 Spatelspitzen Kochsalz gegeben. Die anderen drei Reagenzgläser werden mit 2-3 Spatelspitzen Haushaltzucker gefüllt. Ein starker Magnet wird von außen an jeweils ein mit Kochsalz bzw. Haushaltszucker gefülltes Reagenzglas gehalten. Jeweils ein Reagenzglas mit Kochsalz bzw. mit Haushaltzucker wird etwa bis zur Hälfte mit destilliertem Wasser aufgefüllt. Das mit Kochsalz gefüllte Reagenzglas wird mit dem Bunsenbrenner erhitzt.
DeutungDie beiden weißen Reinstoffe Kochsalz und Zucker ähneln sich in den untersuchten Eigenschaften sehr und lassen sich hingegen der meisten Kriterien nicht unterscheiden. Lediglich durch ihr Verhalten beim Erhitzen mit dem Bunsenbrenner ist ein Unterschied erkennbar (der Schmelzpunkt von Kochsalz liegt bei ca. 900°C).
Löslichkeit und Sichtprüfung
Von den meisten Stoffen ist die Löslichkeit in Wasser bekannt. Bei Kochsalz liegt diese bei 359 Gramm pro Liter (bei 20°C). Kristallzucker (Saccharose) löst sich mit 1970 Gramm pro Liter (bei 20°C) äusserst gut in Wasser. Bei einer homogenen Mischung sieht man keine festen Teilchen mehr. oder als Bodensatz in der Flüssigkeit. Abgießen (beim Bodensatz) oder Filtern zurückgewinnen. Verdunstung.
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| Stoff | Löslichkeit in Wasser (20°C) | Besonderheit |
|---|---|---|
| Kochsalz (NaCl) | 359 g/L | Ionengitter, gute Löslichkeit |
| Zucker (Saccharose) | 1970 g/L | Wasserstoffbrücken, sehr hohe Löslichkeit |
Begriffe: Lösung, Mischung und wässrige Systeme
wissenschaftliche Unterscheidung zwischen Lösung und Mischung. wissenschaftliche, sondern einfach eine des Sprachgebrauchs. Komponente eine von den anderen klar zu unterscheidende Rolle spielt. "gelöste Substanz". Man spricht von einer wässrigen Salzlösung. entsprechende gilt für Zucker und Wasser. (Lösung). Bei einer homogenen Mischung sieht man keine festen Teilchen mehr.
sauberes, trinkbares und reines Wasser. Stoffe enthalten, auch wenn die Schüler es für rein halten. das Wasser sei rein, aber es enthält meistens noch gelöste Substanzen. Trübes Wasser enthält Feststoffe in Suspension. Emulsionen (wie die von Essig und Öl). Wasser, eine Mischung von Gasen, wie im Fall von Luft). Stofferhaltung.
Didaktische Einbettung und Sicherheit
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Um den Versuch in den Chemieunterricht einzubetten, können die SuS vor das Problem gestellt werden, dass sich in einem Reagenzglas Zucker und in dem anderen Salz befindet, wobei sie jedoch nicht wissen, in welchem Reagenzglas sich welcher Stoff befindet. Die SuS können ihr Vorwissen über Stoffeigenschaften anwenden und gegebenenfalls selbstständig Kriterien bzw. Eigenschaften zusammenstellen, anhand derer sie die beiden Stoffe untersuchen wollen. Von Geschmacksproben sollte dabei generell abgesehen werden, um die Laborregeln nicht zu verletzen.
EntsorgungDie Entsorgung kann über den Hausmüll oder über den Abfluss erfolgen. Haftungsausschluss: Die Benutzung der hier vorliegenden Informationen geschieht auf vollkommen eigene Verantwortung. ist ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund falscher oder fehlender Angaben. erstellt und sind in jedem Falle zu beachten.
Weiterführende Literatur
LiteraturIn Anlehnung an Dorothe Radelof, Chemie Unterrichten: motivierend, lebendig, methodisch vielfältig!, WEKA Media GmbH & Co. KG, 1. Auflage, 2004, 1/3.1 S. Haben Sie Anmerkungen, Feedback oder Kritik zu diesem Experiment? Copyright und Lizenzen: Alle Rechte an den Inhalten dieser eLearning-Materialien liegen beim Autor oder den jeweiligen Urheberrechtsinhabern. es ist eine andere Quelle angegeben. Die gesammelten/vollständigen Literaturverzeichnisse der einzelnen Versuche sind jeweils in den entsprechenden Gesamtprotokollen zu finden.
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auflösen. Verben "lösen", "sich lösen", "auflösen", "sich auflösen". Zustandsänderungen"). näher erläutert. im Wasser auflöst.
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