Anhand dieses Arbeitsblattes soll die Reaktion der Alkalimetalle mit Wasser verdeutlicht werden.
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Alkalimetalle, Reaktion mit Wasser, Exotherme Reaktion | ||||
| Alkalimetalle, Lithium, Wasserstoff | ||||
| Alkalimetalle, Nachweis von Lithium, Carbonat | ||||
| Alkalimetalle, Flammenfärbungen, Vorproben | ||||
Arbeitsblatt zu den Alkalimetallen, ihren Flammenfärbungen und der Reaktion mit Wasser/Ethanol | Alkalimetalle, Wasser, Ethanol, Flammenfärbungen | ||||
Protokoll zum Thema Alkalimetalle mit zwei Lehrer- und zwei Schülerversuchen | Alkalimetalle, Nachweise, Flammenfärbung, Reaktion mit Wasser, Exotherme Reaktion |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Alkalimetalle, 1. Hauptgruppe, Reaktivität, Nachweisreaktionen | ||||
| Diffusion, Reaktivität. Alkohole, Alkalimetalle | ||||
Die Salze der Alkalimetalle werden in Wasser gelöst und in eine Gasbrennerflamme gesprüht. | Flammenfärbung, Alkalimetalle | ||||
Lithiumchlorid wurde elektrolysiert. Die Produkte konnten nicht nachgewiesen werden. | Schmelzflusselektrolyse, Salze, Alkalimetalle | ||||
Dieses Arbeitsblatt kann zur Begelitung des Versuchs Alkalimetalle in Wasser genutzt werden. | Natrium, Wasser, Reaktionsgleichung | ||||
Versuche und Theoretische Einführung in das Thema Alkalimetalle | Alkalimetalle | ||||
Weitere Versuche zum ThemaAlkalimetalle | Alkalimetalle |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Salzbildung, Chlorgas, Natrium, Kochsalz | ||||
| Wasser, Natrium, Kalium, Reaktivität | ||||
| Natrium, elektrische Leitfähigkeit | ||||
| Nachweisreaktion, Salze, Flammenfärbung | ||||
Durch dieses Arbeitsblatt sollen SuS dazu befähigt werden, die Reaktivität der Alkalimetalle mit Wasser zu beschreiben und deuten zu können. | Wasser, Natrium, Kalium, Reaktivität | ||||
In diesem Protokoll werden verschiedene Versuche zum Thema Alkalimetalle vorgestellt. | Reaktivität, elektrische Leitfähigkeit, Falmmenfärbung, Salzbildung |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Alkane, Brennbarkeit | ||||
| Nachweis von Doppelbindungen, Baeyer-Probe | ||||
| Alkalimetalle, Alkohol | ||||
| Alkane, Viskosität | ||||
| Ethanol, molare Masse, Avogadro-Gesetz | ||||
Mithilfe dieses Arbeitsblatt kann der Versuch Viskosität von Alkanen vertieft werden. | Alkane, Brennbarkeit | ||||
Protokoll zum Thema Alkane, Alkohole und ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit zwei Lehrer- und zwei Schülerversuchen. | Alkane, Alkohole, ungesättigte Kohlenwasserstoffe | ||||
Protokoll zum Thema Alkane, Alkohole und ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit einem Lehrerversuch. | Alkane, Alkohole, ungesättigte Kohlenwasserstoffe |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Die homologe Reihe der Alkohole grenzt sich durch einige gemeinsame Eigenschaften wie zum Beispiel der Brennbarkeit ab, die in Versuch 1 untersucht wird, aber es gibt auch Unterschiede zwischen den verschiedenen Alkoholen. Im Schülerversuch 3 werden die steigenden Siedepunkte der homologen Reihe quantitativ erfasst. In Versuch 4 wird die Löslichkeit in Wasser und Benzin untersucht. Die desinfizierende Eigenschaft von Ethanol ist das Hauptaugenmerk von Versuch 2. | Alkohole und deren Eigenschaften |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Brennbarkeit, homologe Reihe der Alkohole | ||||
| Siedepunkt, Ethanol, Wasser, Taschentuch | ||||
| Oxiderbarkeit, primärer Alkohol, sekundärer Alkohol, tertiärer Alkohol | ||||
| Wasser-Ethanol-Gemische, Brennbarkeit | ||||
| Amphiphilie, Löslichkeit, homologe Reihe der Alkohole | ||||
| Siedepunkt, homologe Reihe der Alkohole | ||||
| Verdunstung, Wärmeentzug, Alkohol | ||||
Dieses Arbeitsblatt dient zur Erarbeitung und Ergebnissicherung von SV "Löslichkeit verschiedener Alkohole in Wasser und n-Octan" | Löslichkeit, Amphiphilie, homologe Reihe der Alkohole | ||||
Dises Protokoll dient zur Beschreibung der homologen Reihe der Alkohole und deren chemischen und physikalischen Eigenschaften. | homologe Reihe der Alkohole, chemische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften | ||||
| Brönstedt, Neutralisation, Salmiakrauch | ||||
| Hydroxid, Arrhenius, Ammoniak | ||||
| Arrhenius, Säure, pH-Wert | ||||
| Neutralisation, Natronlauge, Salzsäure | ||||
In dem Arbeitsblatt werden die Definitionen von Arrhenius und Brönstedt sowie verschiedene Säuren in Lösung aufgegriffen. | Säure-Base-Definitionen, Säuren, Teilchen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Pusten, Atemprobe, Alkohol, Alkotest, Auto, Modell | ||||
| nukleophile, Substitution, Alkohol, Halogenalkan, Nachweis | ||||
| Bier, Sekunden, Iodat, Sulfit, Wunderexperiment | ||||
| Brennbarkeit, Nachweis, Alkohol | ||||
| Destillation, Alkoholgehalt, Bestimmung, Pyknometrie | ||||
| alkoholische Gärung, Hefe, Traubenzucker, Gärröhrchen | ||||
Bei diesem Arbeitsblatt soll die Destillation beziehungsweise die Alkoholgehaltsbestimmung genauer betrachtet werden. Dabei soll es vor allem um die chemischen Hintergründe dieses Prozesses gehen. Das Arbeitsblatt kann begleitend zur Versuchsdurchführung der Destillation angewendet und von den SuS während dieses doch länger dauernden Prozesses bearbeitet werden. | Destillation, Arbeitsblatt, Aufgaben | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Alkohol, Herstellung, Nachweis, Gehalt |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Elektrolyse, Brennstoffzelle, Speicherung von Gasen | ||||
| Brennstoffzelle, Schnaps, Ethanol | ||||
| Brennstoffzelle, Wasserstoff | ||||
| Brennstoffzelle, Solarzelle, Elektrolyse, Energiespeicher | ||||
| Brennstoffzelle, Wasserstoff, Speicher | ||||
| Brennstoffzelle, Silikonschwämme | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Brennstoffzelle |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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In diesem Protokoll sind drei Lehrerversuche und zwei Schülerversuche zum Thema Brennstoff- zelle enthalten. Dabei wird auf die Klassische Brennstoffzelle aus Wasserstoff und Sauerstoff sowie Alternative mit Kohlenwasserstoffen als Brennstoff eingegangen. Das AB geht noch einmal genauer auf den Aufbau und die elektrochemischen Vorgänge in einer Brennstoffzelle ein. | Die Brennstoffzelle |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Brennstoffzelle, Ethanol, Wasserstoffperoxid | ||||
| Solarenergie, Brennstoffzelle, Energiespeicherung | ||||
| Elektrolyse, Sauerstoff, Wasserstoff | ||||
Dieses Arbeitsblatt kann ergänzend zum Versuch ,,Brennstoffzelle mit Edelstahlschwämmen" verwendet werden. | Brennstoffzelle, Wasserstoff, Elektrolyse | ||||
Ausführliche Zusammenfassung des Lehrerversuchs ,,Brennstoffzelle aus Schnaps" und des Schülerversuchs ,,Brennstoffzelle mit Edelstahlschwämmen" mit ergänzendem Arbeitsblatt | Brennstoffzelle, Wasserstoff | ||||
Kurze Zusammenfassung der Versuche zum Thema ,,Brennstoffzelle" | Brennstoffzelle, Wasserstoff |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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In diesem Protokoll werden Versuche zu verschiedenen Eigenschaften gesättigter Kohlenwasserstoffe dargestellt. Behandelt werden die Reaktionsträgheit, die Brennbarkeit, die Löslichkeit (bzw. der unpolare Charakter der Alkane) und die Siedepunkte. Zwei Lehrerversuche zeigen zunächst, dass gesättigte Kohlenwasserstoffen mit der reaktiven Schwefelsäure nicht reagieren aber gut brennbar sind. In zwei Schülerversuchen sollen die SuS Löslichkeit und Siedepunkte der Alkane untersuchen und mit deren Struktur in Verbindung bringen. | Eigenschaften gesättigter Kohlenwasserstoffe |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Alkane, Nachweis, Kohlenstoff, Wasserstoff | ||||
| Nachweise, Quanitativ, Alkane, Kohlenstoff | ||||
| Alkane, Eigenschaften, Flammpunkt, Siedepunkt | ||||
| Radikalische Substitution, Brom, Alkane | ||||
| Flüchtigkeit, Alkane, Siedepunkte | ||||
| Siedepunkt, Alkane | ||||
| Dichte, Alkane | ||||
Bei dem Arbeitsblatt können die SuS die Phänomene der Flüchtigkeit und Flammpunkte von Alkanen auf die intermolekularen Wechselwirkungen zurückführen. | Flüchtigkeit, Alkane, Siedepunkt, Flammpunkt | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Alkane, Eigenschaften, Flammpunkt, Siedepunkt, Dichte, radikalische Substitution, Sauerstoff, Löslichkeit, Kohlenstoff, Wasserstoff, Nachweis, Qualitativ, Quantitativ |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Flammpunkt, flüssige Alkane, unterschiedliche Kettenlänge | ||||
| Kohlenstoffatome, Redoxreaktion, homologe Reihe der Alkane | ||||
| radikalische Substitution, Halogenierung, Lichteinfluss | ||||
| homologe Reihe der Alkane, Flüchtigkeit, zwischenmolekulare Wechselwirkungen | ||||
| Dichte, homologe Reihe der Alkane, zwischenmolekulare Wechselwirkungen | ||||
| Viskosität, homologe Reihe der Alkane, zwischenmolekulare Wechselwirkungen | ||||
Dieses Arbeitsblatt beschäftigt sich mit der Viskosität von Alkanen, es beinhaltet einen Versuch. | Viskosität, homologe Reihe der Alkane, zwischenmolekulare Wechselwirkungen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Wasserstoff, Sauerstoff | ||||
| Zink, Iod | ||||
| Aluminiumoxid, Wasserstoff | ||||
| Rotkohlsaft, Farborgel | ||||
| Kupfersulfat, quantitative Bestimmung | ||||
| Wasserstoff, Sauerstoff | ||||
Versuche zum Thema Einfache Elektrolysen und Leitfähigkeit | Elektrolyse | ||||
Versuche zum Thema Einfache Elektrolysen und Leitfähigkeit | Elektrolyse |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Diese Unterrichtseinheit für die Klassen 9 & 10 enthält 2 Lehrerversuche und 2 Schülerversuche zum Thema Elektrolyse in der Sek. I. Die Versuche verdeutlichen verschiedene Einsatzmöglichkeiten des Themas im Chemieunterricht. V1 verdeutlicht bereits, dass Elektrolyte nicht als eine wässrige Lösung vorliegen müssen, sondern ebenfalls eine Schmelze als Elektrolyt dienen kann. Durch die Elektrolyse von Wasser (V2) kann einerseits das Volumenverhältnis des Wassers von 2:1 eingeführt werden und die Rückgewinnung der Gase Sauerstoff und Wasserstoff demonstriert werden, wie sie auch in Brennstoffzellen als Rückreaktion eingesetzt werden könnte. V3 verdeutlicht die elektrolytische Kupferraffination, die modellhaft auf die Gewinnung von Kupfer aus kupferhaltigen Erzen übertragen werden kann. Durch V4 können die SuS erkennen, dass aus einer wässrigen Lösung die Ionen durch Zugabe von elektrischem Strom die elementaren Stoffe gewonnen werden können. Das Arbeitsblatt "Aufbau einer Elektrolyseapparatur" kann ergänzend zu Versuch 4 eingesetzt werden. | Elektrolyse |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Elektrolyse, Kupferraffination | ||||
| Elektrolyse, Wasser, verdünnte Schwefelsäure | ||||
| Elektrolyse, Zinkiodid, Umkehr, Galvanisches Element | ||||
| Elektrolyse, Aluminium, Eloxal-Verfahren | ||||
Das folgende Arbeitsblatt kann in Ergänzung zu V3 eingesetzt werden. Die SuS sollen dabei ein Experiment selbständig planen, strukturieren, reflektieren und präsentieren. Ziel ist ein tieferes Verständnis der ablaufenden Prozesse sowie eine Übertragung der in der Physik erlernten Inhalte auf chemische Prozesse. | Elektrolyse, Zelle, Aufbau | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Elektrolyse |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Nachweis Chlorid-Ionen, Nachweis Chlor, Chlor, Haushaltsreiniger | ||||
| Iodid, Iod, Bromid, Brom Nachweis von Iodid-Ionen | ||||
| Fällung, Kalium-Ionen, Perchlorat-Ionen, Nachweis von Kalium | ||||
| Nachweis von Fluorid, Fluor, Zahnpasta | ||||
| Nachweisreaktion, Chlorid-Ionen, Deodorant | ||||
| Calcium, Nachweisreaktion, Calciumsulfat, Fällung, Mineralwasser | ||||
| Nachweisreaktion, Iod, Iodid-Ionen, Kaliumpermanganat | ||||
Arbeitsblatt: Nachweisreaktionen der Halogenide in Alltagsprodukten | Nachweisreaktion, Halogenide, Chlorid-Ionen, Iodid-Ionen, Fluorid-Ionen | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Nachweisreaktionen, Mineralwasser, Zahnpasta, Deodorant, Fällungsreaktion, Redoxreaktion, Iod, Chlor, Brom, Kalium, Calcium |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Biodiesel, Energiespeicher, Synthese | ||||
| Otto-Motor, Benzin, Energiespeicher | ||||
| Energiespeicher, Diesel, Eigenschaften | ||||
| Energiespeicher, Kristallisation, Gitterenergie, Lösungsenthalpie | ||||
| Brennstoffzelle, Energiespeicher | ||||
Dieses Arbeitsblatt dient zum Kennenlernen eines handelsüblichen Taschenwärmers und stellt somit einen guten Alltagsbezug her. Dazu wird ein Modellversuch durchgeführt, in dem die Vorgänge eines Taschenwärmers nachvollzogen werden. | Energiespeicher, Kristallisation, Gitterenergie, Lösungsenthalpie | ||||
In diesem Protokoll werden unterschiedlichste Aspekte wie die Synthese regenerativer Kraftstoffe, der Vergleich regenerativer Kraftstoffe mit herkömmlichen Kraftstoffen oder aber die Funktionsweise Kraftstoff betriebener Maschinen betrachtet. Ziel ist es, den SuS ein möglichst breites Bild über die Bedeutung und Einsatzgebiete von Energiespeichern zu geben. | Energiespeicher, Synthese, Benzin, Diesel |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Wärmekapazität | ||||
| Elektrolyse, Galvanische Zelle, Batterie | ||||
| latente Wärmespeicher | ||||
| Batterie, Luftbatterie | ||||
| primär Element, Batterie | ||||
Die SuS erarbeiten die Luftbatterie in einem Versuch. | Luftbatterie, Energiespeicher | ||||
Versuche zu thermischen und chemischen Energiespeichern. | Energiespeicher | ||||
Ein weiterer Versuch zu chemischen Energiespeichern. | Energiespeicher |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Brennstoffzelle, Energieumwandlung | ||||
| Natriumbatterie | ||||
| Lithiumionen-Akku, Akkumulator | ||||
| Blei-Akku, Akkumulator | ||||
| Energiespeicherung | ||||
| Energiespeicherung, latente Wärme | ||||
| Taschenwärmer | ||||
Arbeitsblatt zum Thema nachhaltige Energieträger | Steinkohle, Nachhaltigkeit | ||||
Versuche zum Thema Energiespeicherung | Energiespeicherung | ||||
Versuche zum Thema Energiespeicherung | Energiespeicherung |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Magnesium, Lichtblitz, Reduktion | ||||
| Strontium, Pyrotechnik, rote Flammenfarbe | ||||
| Flammenfärbung, Nachweisreaktion, Erdalkalimetalle | ||||
| Erdalkalimetalloxide, Elementfamilie | ||||
| Erdalkalimetalle, Wasser, Wasserstoffentwicklung | ||||
Das folgende Arbeitsblatt kann in Ergänzung zu V5 eingesetzt werden. Die SuS sollen dabei die Reaktion der Erdalkalimetalle mit Wasser kennenlernen. | Erdalkalimetalle, Wasser, Wasserstoffentwicklung | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Erdalkalimetalle, Pyrotechnik |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Strontium, Redoxreaktion, Flammenfärbung | ||||
| Erdalkalimetalle, Magnesium, Calcium | ||||
| Erdalkalimetalle, Flammenfärbung, Nachweis | ||||
| Calcium, Nachweis, qualitativ | ||||
| Kalk, Calciumcarbonat, Calciumoxid | ||||
Ein Arbeitsblatt zum Thema Calcium in Lebensmitteln | Calcium, Nachweis, Gesundheit | ||||
Versuche zum Thema Erdalkalimetalle | Erdalkalimetalle, Eigenschaften, Anwendungen | ||||
Versuche zum Thema Erdalkalimetalle | Erdalkalimetalle, Kalk |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Dieses Protokoll umfasst Lehrer- sowie Schülerversuche zum Thema "Erdalkalimetalle" für die Jahrgangsstufen 9 und 10. Die Lehrerversuche befassen sich vor allem mit den spektakulären Anwendungen von Erdalkalimetallen, beispielsweise in der Pyrotechnik oder für Taucherfackeln. Mit den Schülerversuchen soll ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet, nämlich der technische Kalkkreislauf und Eigenschaften der Erdalkalimetalle, untersucht werden. Außerdem beinhaltet das Protokoll ein Arbeitsblatt zu dem Schülerversuch V3- "Der Kalkkreislauf ". | Erdalkalimetalle |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Theoretische Betrachtung und Versuche zum Thema Erdölraffination und Energieträgergewinnung. Die enthaltenen Versuche behandeln das Cracken von Paraffinöl und den Nachweis von Ethanol in E10-Kraftstoff. | Erdöl, Erdölraffination, Energieträger, Energieträgergewinnung, Ethanol, Ottokraftstoff, Benzin, Rohöl, Cracken, Cracking, Paraffin, Paraffinöl, Öl, Alkanole, Ethanol, E10 | ||||
Das Arbeitsblatt zeigt die Allgegenwärtigkeit von Erdölprodukten. | Erdöl, Erdölprodukte | ||||
| Cracken, Paraffin, Paraffinöl | ||||
| Ethanol, E10, Alakanol, Nachweis, Biokraftstoff, Bioethanol, Erdöl, Bioethanol | ||||
Kurzprtokoll mit einem Versuch zum Thema Brennbarkeit von Kohlenwasserstoffen. | Brennbarkeit, Alkane, Alkanole | ||||
| Brennbarkeit, Alkane, Alkanole |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Dieses Arbeitsblatt kann eingesetzt werden, wenn die SuS bereits mit dem erweiterten Redoxbegriff vertraut sind. Zugleich dient dieses Arbeitsblatt als Vertiefung. | Galvanisches Element | ||||
Dieses Protokoll zum erweiterten Redoxbegriff umfasst einen Lehrer- und drei Schülerversuche. | erweiterter Redoxbegriff, Galvanisches Element | ||||
Dieses Protokoll zum erweiterten Redoxbegriff umfasst einen Schülerversuch. | erweiterter Redoxbegriff |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Halogene, Katalyse | ||||
| Halogene, Aluminium, Brom | ||||
| Halogene, Kupfer, Brom | ||||
| Halogene, Elektrolyse, Iod-Stärke-Nachweis | ||||
| Halogenide, Nachweis, Fällung | ||||
Das Arbeitsblatt behandelt den Nachweis von Halogenid-Ionen über einfache Fällungsreaktionen. Hierbei fallen aus den jeweiligen wässrigen Lösungen die entsprechenden Silberhalogenide aus. | Halogenide, Nachweis, Fällung | ||||
Das Protokoll beinhaltet je zwei Lehrer- und Schülerversuche für die Klassenstufen 9/10. Neben den allgemeinen Eigenschaften von Halogenen wird der qualitative Nachweis von Halogenid-Ionen durch Silbernitrat dargestellt. Unterstützt wird dies mithilfe des Arbeitsblattes zur Halogenid-Ionen-Fällung. | Halogene, Halogenide, Nachweis, Fällung | ||||
Halogene sind auch als Salzbildner bekannt. Das bedeutet genauer, dass Halogene mit Metallen zu Metallhalogeniden reagieren und das in den meisten Fällen sogar ohne zusätzlich notwendige Aktivierungsenergie. Der dargestellte Lehrerversuch beschreibt die Reaktion von Bromwasser mit Kupfer. In der Schule sollte anstelle von Bromwasser bestenfalls mit Iod gearbeitet werden, da dies ein geringes Gefährdungspotential besitzt. | Halogene, Kupfer, Brom |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Nachweisreaktion, Jodat-Nachweis | ||||
| Nachweisreaktion, Fluorid-Nachweis | ||||
| Nachweisreaktion, Chlorid-Nachweis | ||||
| Nachweisreaktion, Iod-Stärke-Nachweis | ||||
| Qualitativer Nachweis, Chlorid-Nachweis | ||||
In diesem Arbeitsblatt geht es um den Nachweis und die Bewertung von Fluorid-Ionen in Zahnpasta. | Nachweisreaktion, Fluorid-Nachweis | ||||
Alle Versuche zum Thema Halogene, Nachweise in Alltagsgegenständen. | Nachweisreaktion, Jodat-Nachweis, Fluorid-Nachweis, Chlorid-Nachweis |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Halogene, Nachweis, Chlor, Bleichmittel | ||||
| Halogene, Nachweis, qualitativ, Chlorid-Ionen, Fällung, Niederschlag | ||||
| Halogene, Nachweis, qualitativ, Iodat, Kaliumiodid-Stärkelösung | ||||
| Halogene, Nachweis, Fluorid-Ionen | ||||
| Halogene, Nachweis, Chlor, Bleichmittel | ||||
Das Arbeitsblatt behandelt einen Versuch, in dem Halogenide durch Fällung mit Silbernitratlösung nachgewiesen werden. | Halogenide, Nachweis, qualitativ, Fällung, Niederschlag, Silberbromid, Silberchlorid, Lichtreaktion | ||||
Das Protokoll enthält einen Lehrerversuch, einen Schülerversuch und eine theoretische Einführung in das Thema "Halogene, Nachweise in Alltagsprodukten". | Halogene, Nachweis, qualitativ, Chlor, Chlorid-Ionen, Fällung | ||||
Das Protokoll enthält Versuche zum Thema "Halogene, Nachweise in Alltagsprodukten". | Halogene, Nachweis, Iodat, Fluorid-Ionen, Chlor |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Iod, Laser, Fluoreszenz | ||||
| Iod, Laser, Fluoreszenz, Quenching-Effekt, Fluoreszenzlöschung | ||||
Arbeitsblatt zur Laser induzierten Fluoreszenz von Iod. | Iod, Laser, Fluoreszenz, Quenching-Effekt, Fluoreszenzlöschung | ||||
Versuche zur Laser induzierten Fluoreszenz von Iod. | Iod, Laser, Fluoreszenz, Quenching-Effekt, Fluoreszenzlöschung |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Leitfähigkeit | ||||
| Elektrolyse | ||||
| Leitfähigkeit | ||||
| Elektrolyse | ||||
| Leitfähigkeit | ||||
Dieses Arbeitsblatt zum Thema Elektrolyse von Wasser soll die dabei ablaufenden Reaktionen aufgreifen und verdeutlichen. | Elektrolyse | ||||
Dieses Protokoll enthält zwei Lehrer- und zwei Schülerversuche zum Thema Leitfähigkeit und einfache Elektrolyse. | Leitfähigkeit und einfache Elektrolyse | ||||
Dieses Protokoll enthält einen weiteren Schülerversuch zum Thema Leitfähigkeit und einfache Elektrolyse. | Leitfähigkeit |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Diffusion, Ionenwanderung, Ionenbewegung, Ionenbeweglichkeit, Elektrolyse, Komplexreaktion | ||||
| Leitfähigkeit, Brönsted, Chlorwasserstoff, Ionen | ||||
| Elektrolyse, Nachweis, Redox | ||||
| Leitfähigkeit, Ionen, Salzlösungen, Konzentration | ||||
| Leitfähigkeit, Musik, Spannung | ||||
Arbeitsblatt zur Abhängigkeit der Leitfähigkeit | Leitfähigkeit, Ionen, Salzlösungen, Konzentration | ||||
Versuche zum Thema Leitfähigkeit und einfache Elektrolyse | Leitfähigkeit und einfache Elektrolyse | ||||
Versuche zum Thema Leitfähigkeit und einfache Elektrolyse | Leitfähigkeit und einfache Elektrolyse |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Elektrolyse, Redoxreaktion, Elektrochemie | ||||
| Elektrolyse, Redoxreaktion, Elektrochemie | ||||
| Leitfähigkeit, freie Ladungsträger, Elektrolyt | ||||
| Leitfähigkeit, Ionenkonzentration, | ||||
| Elektrolyte, Limette, Leitfähigkeit | ||||
| Freie Beweglichkeit, Ionen, Farbstoff | ||||
Das Arbeitsblatt beschäftigt sich vertiefend mit der halbquantitativen Leitfähigkeitsmessung | Elektrolyte, Ladungsträger, Leitfähigkeit, | ||||
Das Prototoll erarbeitet verschiedene Versuche zur Leitfähigkeit und zur Elektrolyse | Leitfähigkeit, Elektrolyte, Elektrolysen, Ladungsträger |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Versuche zum Thema Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen | Metall, Nichtmetall, Eigenschaften | ||||
Versuche zum Thema Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen | Metall, Nichtmetall, Eigenschaften | ||||
Das Arbeitsblatt bietet eine thematische Beschäftigung mit der Messinglegierung | Messing, Legierung, Münze | ||||
| Oxide, basisch, sauer | ||||
| Schwefel, Modifikationen | ||||
| Messing, Legierung, Münze | ||||
| Verkupferung, Eisen, Nagel, Korrosion | ||||
| Metall, Verformbarkeit, Glanz, Eigenschaften, Leitfähigkeit |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Nachweisreaktionen, Methan, Wasser, Kohlenstoffdioxid | ||||
| Biogasanlage, Methan | ||||
| Darstellung, Methan | ||||
| Brennbarkeit, Methan | ||||
| Methan, Kerze, Brennbarkeit | ||||
| Nachweisreaktionen, Methan, Wasser, Kohlenstoffdioxid | ||||
Dieses Arbeitsblatt kann am Anfang der Unterrichtseinheit zu Methan verwendet werden. Es hilft dabei die Kohlenwasserstoffe kennenzulernen und verschiedene Nachweisreaktionen zu wiederholen. | Nachweisreaktionen, Methan, Kohlenwasserstoffe, Molekülstruktur | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Methan und Erdgas |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Die vorliegende Unterrichtseinheit für die Klassen 9 & 10 enthält 3 Schülerexperimente und 2 Lehrerversuche zum Thema Methan & Erdgas in der Unterrichtseinheit "Chemie der Kohlenwasserstoffe". Die Schüler- und Lehrerversuche sollen den Jugendlichen die Eigenschaften von Erdgas bzw. Methan verdeutlichen. Neben der Brennbarkeit und Dichte sollen die Schüler das Verhalten einer Kerzenflamme in einer Methanatmosphäre untersuchen. Die Lehrerversuche zeigen zudem die Synthese von Methan und analysieren dessen Verbrennungsprodukte. Die Schüler sollen dabei auch den Wassernachweis durch Kupfersulfat und den Kohlenstoffdioxidnachweis durch Kalkwasser kennenlernen. Das Arbeitsblatt "Analyse der Verbrennungsprodukte von Methan" kann unterstützend zum Lehrerversuch 4 eingesetzt werden. | Methan und Erdgas |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Verbrennung, Methan, Analyse | ||||
| Methan, Brennbarkeit, Verbrennungshinderung | ||||
| Darstellung, Methan | ||||
| Dichte, Methan, Luft | ||||
| Brennbarkeit, Methan, Luftsuaerstoff | ||||
Mit Hilfe dieses Arbeitsblattes sollen die Verbrennungsprodukte von Methan analysiert werden. | Methan, Verbrennungsprodukte |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Mit Hilfe von Nachweisreaktionen können unbekannte Stoffmischungen auf das Vorhandensein bestimmter Teilchen überprüft werden. In den folgenden Versuchen werden Halogenidionen über die Fällung mit Silbernitrat (V1-2) und Alkali- und Erdalkalimetalle über Ihre charakteristi- sche Flammenfärbung (V3-4) nachgewiesen. Nach der Darstellung von Chlor im Labormaßstab kann dieses Gas über seine charakteristische Farbe und Bleichwirkung (V4) und über seine Fä- higkeit Bromidionen und Iodidionen zu oxidieren (V5) charakterisiert werden. Mit V5 lässt sich die abnehmende Oxidationskraft der Halogene in der Reihe Cl2>Br2>I2 zeigen | Nachweisreaktionen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Zerteilungsgrad, Volumen-zu-Oberflächen-Verhältnis | ||||
| Nanopartikel, Diffusion, biologische Membran | ||||
| Tyndall-Effekt, Nanopartikel, Kolloidale Lösungen | ||||
| Lotus-Effekt, Nanostrukturen, Hydrophobie | ||||
| Lotus-Effekt, Nanostrukturen, Hydrophobie | ||||
| TTIP, Hydrophilie, Oberflächenbeschichtung | ||||
Das Arbeitsblatt beschäftigt sich mit dem Diffusionsverhalten von Zinkoxid-Nanopartikeln. Das dabei verwendete n-Octanol dient als Modell für biologische Membranen. | Nanopartikel, Diffusion, biologische Membran | ||||
Das Protokoll beschäftigt sich mit dem Thema "Nano" und dient vor allem der Einführung des Nanobegriffs. | Nanopartikel, Zerteilungsgrad, Volumen-zu-Oberflächen-Verhältnis, Lotus-Effekt, Superhydrophilie |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Titandioxid, Nanoschicht, hydrophil | ||||
| Oberfläche-Volumen Verhältnis, Modell, Zerteilungsgrad | ||||
| Zerteilungsgrad, Oberfläche, Volumen | ||||
| Sonnencreme, Titandioxid, Nano | ||||
| Titandioxid, Nachweis | ||||
| Nano, Tyndall-Effekt | ||||
| Lotuseffekt, superhydrophobe Oberflächen | ||||
| Deo, Nano, Silber-Ionen | ||||
Dieses Arbeitsblatt dient der Einführung in das Thema Nano. | Nano, Bewertungskompetenz, Alltagsprodukte | ||||
In diesem ausführlichen Protokoll zum Thema „Nano in Alltagsprodukten“ für die Jahrgangsstufe 9 und 10 wird ein Lehrerversuch dargestellt. Der Lehrerversuch zeigt die Herstellung einer hydrophilen Titandioxid-Nanoschicht. | Nano, hydrophil, hydrophob | ||||
Dieses Kurzprotokoll für die Klassenstufen 9 und 10 zum Thema „Nano in Alltagsprodukten“ enthält einen Lehrerversuch und fünf Schülerversuche. | Nano, Zerteilungsgrad, Oberfläche-Volumen Verhältnis |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Wechselspannung, Silber-Nanopartikel, Elektrolyse | ||||
| Biozide Wirkung, Bakterienwachstum, Silber-Nanopartikel | ||||
| Lotus-Effekt, Rußschicht | ||||
| UV-Durchlässigkeit, Fluoreszenz | ||||
Arbeitsblatt zur Erarbeitung des Lotus-Effekts und dessen Aufhebung. | Hydrophobie, Mehlschicht, Lotus-Effekt | ||||
Versuche zum Thema Nanotechnologie | Nanotechnologie, Nano im Alltag | ||||
Versuche zum Thema Nanotechnologie | Nanotechnologie, Nano im Alltag |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Essigsäure, pH-Wert, Hydroxoniumion, Säure | ||||
| PH-Wert, Kohlensäure, Löslichkeit, CO2 | ||||
| Neutralisation, Natronlauge, Kohlensäure, pH-Wert | ||||
| PH-Wert, Konzentration, Lauge, Base, Säure | ||||
| PH-Wert, Leitfähigkeit, Neutralisation, Natronlauge, Salzsäure | ||||
Dieses Arbeitsblatt ist zur Auswertung des gleichnamigen Versuches gedacht und dient zur Vertiefung und Festigung des gelernten. | PH-Wert, Kohlensäure, Löslichkeit, CO2 | ||||
Dieses Protokoll stellt Versuche zum Thema pH-Wert dar. Dazu werden Versuche gezeigt, die Eigenschaften des pH-Wertes zeigen und die Bedeutung des pH-Wertes klar machen sollen. | PH-Wert, Kohlensäure, Löslichkeit, CO2 |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Kohlensäure, Nachweis, Kalkwasser | ||||
| Nachweis, Alkalimetall, pH-Wert | ||||
| Nachweis, Ammoniak, Hirschhornsalz | ||||
| Nachweis, Citrat, Calciumcitrat | ||||
| Nachweis, Essigsäure, Essig | ||||
Dieses Arbeitsblatt kann zum Schülerversuch "Hirschhornsalz" verwendet werden. Es werden mehrere weiße, pulverartige Feststoffe untersucht und anhand ihrer Eigenschaften benannt. | Nachweis, Hirschhornsalz, Eigenschaften | ||||
In diesem Protokoll wird ein Lehrer- und ein Schülerversuch und ein Arbeitsblatt vorgestellt. | Nachweis, Nachweisreaktion, Fällung | ||||
In diesem Protokoll werden ein Lehrer- und zwei Schülerversuche vorgestellt. | Nachweis, Nachweisreaktion, Fällung |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Das Protokoll stellt eine Sammlung aus drei Schüler- und einem Lehrerversuch dar. Diese befassen sich mit dem Verhalten von Säuren (V3) und Laugen (V4) gegenüber Metallen und dem Verhalten von Säuren gegenüber Salzen (V5). Des Weitern wird die hygroskopische Eigenschaft der starken Säure Schwefelsäure demonstriert. Zusätzlich beinhaltet es ein Projekt unter der Schlag- zeile "der Säuremörder von Hamburg"(V1), der sowohl aus einem Lehrer als auch aus einem Schülerversuch besteht. Bei diesem Projekt wird das Einwirken von Säuren und Laugen auf organische Substanzen untersucht. Das Arbeitsblatt kann unterstützend zu V3 eingesetzt werden, um schrittweise die Reaktion zwischen unedlen Metallen und verdünnten Säuren herzuleiten. | Reaktion von Säuren und Basen mit Metallen und Nichtmetallen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Indikator, Säure-Base, Löslichkeit | ||||
| Oxidation, Reduktion | ||||
| Knallgasprobe, Säure-Base | ||||
| Säure-Base, Entkalkung, Nichtmetalle | ||||
| Säure-Base, Knallgas, Metalle | ||||
| Säure-Base, Metallsalze, Gasentwicklung | ||||
Das AB zeigt, wie Säuren mit Metallen reagieren und wie Metallsalze nachgewiesen werden können. | Säure-Base, Metallsalze, Metalle | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Säure-Base, Metalle, Nichtmetalle, Knallgas |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Ammoniak, Redoxreaktion | ||||
| Salze, Säure | ||||
| Iod, Löslichkeit | ||||
| Legierung, Messing, Metalle | ||||
| Ammoniak, Salze, Säure, Base | ||||
Das Arbeitsblatt dient zur angeleiteten Auswertung des Lehrerversuchs "Ammoniak: Die teure, schnelle Synthese". | Ammoniak, Redoxreaktion, Salze, Base, Brönsted | ||||
Das Protokoll beinhaltet verschiedene Versuche zu Metallverbindungen sowie zu Nichtmetallen. Bei den Nichtmetallen wurde der Fokus auf Ammoniak gelegt. | Ammoniak, Legierungen, Metalle, Nichtmetalle, Brönsted, Salze |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Natriumhydroxid, Kochsalz, Salzsäure, Natronlauge | ||||
| Rungebilder, Nachweisreaktionen, Eisenionen, Kupferionen | ||||
| Natriumchlorid, Salze, Salzsäure, Natriumcarbonat | ||||
| Natriumchlorid, Calciumcarbonat, Natriumcarbonat | ||||
| Natrium, Chlorgas | ||||
| Natronlauge,Chlorgas | ||||
| Natriumperoxid, Salzsäure | ||||
| Natrium, Salzsäure, Natriumchlorid, Kochsalz | ||||
| Calciumcarbonat, Kupfersuldat, Azurit, Malachit | ||||
Dieses Arbeitsblatt kann den Schülern zum Versuch "Darstellung von Natriumchlorid aus Säure und Lauge" gegeben werden. | Natriumhydroxid, Kochsalz, Salzsäure, Natronlauge | ||||
Diese Unterrichtseinheit für die Klassen 9 & 10 enthält ein Schülerversuch und ein Lehrerversuch zum Thema Salz und Salzbildung. Der Lehrerversucht zeigt die Darstellung von Nat-riumchlorid aus Natrium und Salzsäure. Im Schülerversuch neutralisieren die SuS Natronlauge mit Salzsäure und synthetisieren so Natriumchlorid. Das Arbeitsblatt beschäftigt sich mit diesem Schülerversuch und bereitet ihn didaktisch auf. | Natriumchlorid, Salze, Salzbildung | ||||
Dieses Protokoll zeigt in 3 Schülerversuchen und vier Lehrerversuch Experimente zum Thema „Korrosion und Korrosionsschutz“. Viele beschäftigen sich mit der Darstellung von Natriumchlorid aus unterschiedlichen Ausgangsstoffen. Neben diesen bearbeitet das Protokoll Nachweisreaktionen in Form von Rungebildern und die Herstellung von Azurit und Malachit aus Eierschale | Natriumchlorid, Azurit, Malachit, Kochsalz, Runge, Nachweisreaktionen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Leitfähigkeitsmessung Salzschmelze | ||||
| Salze | ||||
| Leitfähigkeitsmessung Salzlösung | ||||
| Salzkristalle | ||||
| Salze | ||||
Die SuS sollen aus der Leitfähigkeitsmessung einer Salzlösung folgern, dass in der Salzlösung geladene Teilchen vorhanden sein müssen, damit die Lösung den Strom leiten kann. Das Arbeitsblatt dient damit der Erarbeitung des differenzierten Atommodells nach Bohr | Leitfähigkeitsmessung Salzlösung | ||||
Dieses Protokoll enthält verschiedene Versuche zum Thema Salz. In zwei Versuchen wird die Leitfähigkeit von Salzlösungen und einer Salzschmelze untersucht. Die Gitterstruktur wird durch das Züchten von Kristallen verdeutlicht und in dem letzten Versuch wird eine Salzbildungsreaktion gezeigt. | Salzbildung, Leitfähigkeitsmessung Salzlösung, Leitfähigkeitsmessung Salzschmelze |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Kupferchlorid, Eisenchlorid, Natriumhydroxid, Diffusion | ||||
| Natronwasserglas, sülenförmiger Wachstum, Salze | ||||
| Silbernitrat, Natriumthiosulfat, Niederschlag, Farbwechsel | ||||
| Calciumchlorid, Natriumcarbonat, Konzentrationsunterschiede, Dichte | ||||
| Niederschlag, Löslichkeit, Natriumhydroxid, Ammoniumchlorid, Aluminiumchlorid | ||||
Das Arbeitsblatt kann zur Auswertung des Versuchs Bildung von Kalkriffen und Kalkfelsen verwendet werden. | Calciumchlorid, Natriumcarbonat, Konzentrationsunterschiede, Dichte, Löslichkeit | ||||
In diesem Protokoll wird ein Versuch vorgestellt, in dem mit Hilfe weniger Chemikalien und eines einfachen Versuchaufbaus die Bildung von Salzkristallen gezeigt wird. In einem Reagenzglas können Salze gebildet und direkt wieder gelöst werden. | Salze und Salzbildung | ||||
In diesem Protokoll werden vier Versuche zum Thema Salze und Salzbildung behandelt. Die Experimente V1-V3 zeigen SuS, dass Salze nicht immer weiß sind. In Versuch 2 wird außerdem deutlich, wie unterschiedlich die Dauer einer Salzbildung sein kann. Versuch 4 beschreibt ebenfalls eine gut sichtbare Salzbildung und macht deutlich, dass diese Reaktion auch in der Natur vorkommt. | Salze und Salzbildung |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Salzbildung, Natriumchlorid, Chlorgas | ||||
| Magnesiumnitrid, Salzbildung, Verbrennung | ||||
| Salzbildung, Metalle, Säuren | ||||
| Neutralisation, Salzbildung | ||||
| Flammenfärbung, Nachweisreaktionen, Fällung | ||||
In diesem Arbeitsblatt nutzen SuS ihr Wissen über Salze und möglichen Nachweisreaktionen, um einen Mörder zu entlarven. | Nachweisreaktionen, Salze | ||||
Dieses Protokoll stellt Versuche zu dem Thema Salze und Salzbildung dar und bietet SuS die Möglichkeit, mehrer Arten der Salzbildung und Salznachweisen kennen zu lernen. | Salze, Salzbildung, Nachweisreaktionen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Säure, Base | ||||
| Nachweis von Phosphorsäure, Säure, Cola | ||||
| Cola, Säure, Titration | ||||
| Indikator, Rotkohl, Säure, Base | ||||
| Indikator, Säure Base | ||||
Das Arbeitsblatt beschäftigt sich mit den Säure Base Begriff und greift hierbei das Alltagsphänomen des Sodbrennens auf. | Säure, Base, Sodbrennen | ||||
Dieses Protokoll enthält zwei Lehrer- und zwei Schülerversuche zum Thema saure und alkalische Haushaltssubstanzen. | Saure und alkalische Haushaltssubstanzen | ||||
Dieses Protokoll enthält einen weiteren Schülerversuche zum Thema saure und alkalische Haushaltssubstanzen. | Saure und alkalische Haushaltssubstanzen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Aggregatzustand von Säuren | ||||
| Haushaltschemikalien | ||||
| Freisetzung von Kohlenstoffdioxid | ||||
| Rotkohlindikator, Haushaltschemikalien | ||||
| Säure-Base-Gemische,Löslichkeit | ||||
In diesem Arbeitsblatt wird Sobrennen als Neutralisationsreaktion beschrieben und thematisiert. | Neutralisationsreaktion, Säure und Natron | ||||
Versuche zum Thema saure und alkalische Substanzen im Haushalt | Haushaltschemikalien, Säure-Base | ||||
Versuche zum Thema saure und alkalische Substanzen im Haushalt | Haushaltschemikalien, Säure-Base |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Zahnschmelz, Komplex, Calciumcitrat | ||||
| Kohlensäure, Kohlenstoffdioxid, Gleichgewicht | ||||
| Kohlensäure, Mentos, Kohlenstoffdioxid | ||||
| Brausetablette, Natriumhydrogencarbonat, Citronensäure | ||||
| Natriumhydrogencarbonat, Citronensäure, Luftballon, Kohlenstoffdioxid | ||||
| Marmor, Eierschalen, Kalk, Zitronensaft, Essig | ||||
| Entkalken, Citronensäure, Essig, Calciumcitrat | ||||
| Rost, Zitronensaft, Komplex | ||||
Das Arbeitsblatt verdeutlicht, das Chemie SuS in ihrer Lebenswelt umgibt. Sie könnten das Arbeitsblatt als Hausaufgabe machen und mit den Substanzen experimentieren, die sie jeden Tag in der Küche ihrer Eltern sehen. Auf diese Weise wird ihnen die Alltagsrelevanz von Chemie bewusst. | Essig, Zitronensaft, Backpulver | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Säuren, Basen, Haushalt |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Säuren, Kohlensäure, Phosphorsäure, Cola, Milch, Entfärbung | ||||
| Entkalken, Marmor, Essigsäure, Zitronensäure | ||||
| Backpulver, Natriumhydrogencarbonat, Zitronensäure | ||||
| Säuren, Wasserstoff, Knallgasprobe, unedle Metalle, Zinkspan | ||||
Anhand des Arbeitsblattes sollen die SuS die unterschiedlichen Haushaltsmittel auf saure oder alkalische Eigenschaften untersuchen. | Säuren, Laugen, pH-Wert, Farborgel, Rotkohlsaft, Universalindikator | ||||
Das Protokoll ,,Säuren und Basen im Haushalt‘‘ für die Klassenstufen 9 und 10 beinhaltet je einen Lehrer- und Schülerversuch. Die Schüler und Schülerinnen (SuS) lernen unterschiedliche Haushaltsmaterialien, die einen bestimmten sauren bzw. alkalischen Charakter aufweisen, kennen. So werden Versuche mit Essigsäure und Zitronensäure sowie die in Cola erhaltene Phosphor- und Kohlensäure durchgeführt. Anhand des beiliegenden Arbeitsblattes soll ein Experiment geplant, durchgeführt und ausgewertet werden. | Säuren, Basen, Haushaltschemikalien, Entfärbung, Geldmünzen, Kupferoxid | ||||
Die Unterrichtseinheit ,,Säuren und Basen im Haushalt‘‘ für die Klassenstufen 9 und 10 beinhaltet noch drei weitere Schülerversuche. Gerade der Versuch mit dem Backpulvervulkan kann auch gut zu Hause durchgeführt werden. Die SuS lernen unterschiedliche Haushaltsmaterialien, die einen bestimmten sauren bzw. alkalischen Charakter aufweisen, kennen. | Säuren, Basen, Haushaltschemikalien, Knallgasprobe, Entkalken, Marmor |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Diese Unterrichtseinheit für die Klassen 9 und 10 enthält 2 Lehrerversuche, 2 Schülerversuche sowie einen Versuch der entweder als Schülerversuch oder als Lehrerversuch durchführbar ist, zum Thema Säuren und Laugen im Haushalt in der Unterrichtseinheit Säure-Base-Reaktionen. Der Lehrerversuch "Rohrreiniger" verdeutlicht die Wirkungsweise und das Einsatzgebiet eines Handelsüblichen Rohrreinigers. Der Lehrerversuch "Saure Cola?" wirft eine Problemstellung auf und ist somit als Problemexperiment geeignet. Zud em kann dieser Versuch auch als Nachweisreaktion von Phosphorsäure in der Cola eingesetzt werden. Die Schülerversuche "Waschsodä bzw. "Farbflöte" zeigen die Wirkung von sauren bzw. alkalischen Haushaltswaren mit Indikatoren wie z.B. Rotkohlsaft. Dadurch können die verschiedenen Haushaltsprodukte nach den Eigenschaften sauer bzw. alkalisch eingeteilt und sogar sortiert werden. Das Arbeitsblatt Essig und Soda als Löschmittel verdeutlicht die Reaktion einer Säure mit einer Lauge und die Einsatzmöglichkeit dieser Reaktion. | Säuren und Basen im Haushalt |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Schwefelsäure, Modellversuch, großindustrielles Verfahren | ||||
| Schwefelsäure, Hygroskopie, Kohlenstoffmonoxid, Darstellung | ||||
| Schwefelsäure, Hygroskopie, Kohlenhydrate | ||||
| Schwefelsäure, Chlorwasserstoff, Säurestärke | ||||
| Schwefelsäure, Nachweisreaktion, Bariumchlorid | ||||
| Schwefelsäure, Nachweisreaktion, Wasserstoff, Metalle, Redox-Reaktion | ||||
Das folgende Arbeitsblatt kann in Ergänzung zu V6 eingesetzt werden. Die SuS sollen die Reaktion von Säuren mit Metallen kennen lernen und selbstständig ein experiment zur Bestimmung der Stoffklasse eines unbekannten Feststoffes entwickeln. | Schwefelsäure, Redox-Reaktion, Nachweisreaktion | ||||
| Schwefelsäure |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Das Thema lässt sich theoretisch als Unterrichtseinheit einsetzen, die Experimente eignen sich aber ebenso zum Einsatz im Rahmen der entsprechenden Themengebiete (Elektrochemie, Säure-Base, ...) in der 9/10 Klasse und darüber hinaus. Insgesamt umfasst der Themenblock 7 Versuche. Es finden sich zwei Alternativen zur Darstellung von Schwefelsäure, sowie anwendungsbezogene (Bleiakkumulator) und bewertungsbezogene (saurer Regen) Experimente. Die Voraussetzungen variieren je nach Versuch stark, allen gemein ist jedoch ein Schülergrundverständnis von Säure-Base Definitionen und Kompetenzen im Umgang mit ätzenden Gefahrstoffen. | Schwefelsäure |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Kalk, Calciumcarbonat, Calciumoxid | ||||
| Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffkreislauf, Ozeanversauerung | ||||
| Stickstoffkreislauf, Algen, Stickstofffixierung | ||||
| Kohlensäure, Kohlenstoffdioxid | ||||
| Kohlenstoffdioxid, Brausetablette | ||||
| Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffkreislauf, Photosynthese | ||||
Arbeitsblatt zur Ozeanversauerung. | Kohlenstoffdioxid, Ozeanversauerung | ||||
Versuche zum Kohlenstoffkreislauf. | Stoffkreisläufe, Kohlenstoffdioxid | ||||
Versuche zum Kohlenstoffkreislauf und Stickstoffkreislauf. | Stoffkreisläufe, Kohlenstoffdioxid |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Puffer, Säure, Base | ||||
| Säure, Base, Neutralisation | ||||
| Fällung, Fällungstitration | ||||
| Leitfähigkeit, saurer Regen | ||||
| Neutralisation, Säure, Base, Enthalpie | ||||
| Redox-Reaktion, Manganometrie | ||||
Dieses Arbeitsblatt kann ergänzend zum Versuch „Thermometrische Titration“ verwendet werden. | Neutralisation, Säure, Base, Enthalpie | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Titration |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Komplexometrie, EDTA, Wasserqualität | ||||
| Chloridgehalt, Fällungstitration, Silberchlorid | ||||
| Säuregehalt, Alltagschemikalien, Säure-Base-Titration | ||||
| Säure-Base-Titration, PHYWE-Messung | ||||
Das Arbeitsblatt beschäftigt sich mit der Säure-Base-Titration. Es wurde hierbei eine starke Säure und Lauge gewählt um einen einfachen Einstieg in die Thematik zu gewähren (z.B. beim Aufstellen der Reaktionsgleichung oder der Berechnung der Konzentrationen). Bei Titrationen ist ein exaktes Arbeiten notwendig sowie die Bereitschaft sich mit neuen Medien, wie den Messgeräten von PHYWE, auseinanderzusetzen. Hier liegt ein weiterer Schwerpunkt des Arbeitsblatts. Dies erfordert auch eine gewisse Einarbeitungszeit, damit jeder Arbeitsschritt reibungslos abläuft. | Säure-Base-Titration, PHYWE-Messung, Komplexometrie | ||||
Das Thema Titration wird im Folgenden anhand der komplexometrischen Titration und der Säure-Base-Titration näher erläutert. Des Weiteren wird ein Einblick in die Handhabung der PHYWE-Messgeräte sowie mit dem Auswertungsprogramm measure gegeben. | Säure-Base-Titration, PHYWE-Messung, cobra 4 | ||||
Die hier vorgestellte Argentometrie ist eine Fällungstitration, bei der Silberionen mit den Halogenidionen als Niederschlag mit stöchiometrischer Zusammensetzung ausfallen. Des Weiteren wird in einem Schüler_innenversuch gezeigt wie der Säuregehalt von Alltagschemikalien (Gurkenessig, Zitronensaft) durch Titration bestimmt werden kann. | Fällungstitration, Argentometrie, Alltagschemikalien |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Komplexometrische Titration | ||||
| Fällungstitration | ||||
| Leitfähigkeitstitration | ||||
| Säure-Base-Titration | ||||
| Redox-Titration | ||||
| Säure-Base Titration | ||||
In diesem Protokoll sind zwei Schüler-, sowie zwei Lehrerversuche zum Thema ‚Titrationen mit Alltagschemikalien‘ dargestellt. Es wird die Diversität der Titrationen aufgezeigt. Zum einen wird die klassische Säure-Base-Titration bei Coca Cola und festem Rohrreiniger durchgeführt und eine Redoxtitration zur Bestimmung des Sulfitgehalts in Weißwein, sowie die komplexometrische Titration einer Wasserprobe, damit der Calciumgehalt bestimmt werden kann. | Titrationen | ||||
In diesem Protokoll werden zwei Schülerversuche vorgestellt, die die Vielfältigkeit von Titrationen vorstellen. Dazu zählt zum einen eine Fällungstitration und Leitfähigkeitstitration. | Titrationen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Cola, Titration, Leitfähigkeit | ||||
| Säure-Base, Titration, Zitronensaft | ||||
| EDTA, Titration, Wasserhärte | ||||
| Redox, Titration, Zucker, Apfelsaft | ||||
Dieses Arbeitsblatt ist begleitend zur Titration von Zitronenfaft einzusetzen | Säure-Base, Titration, Zitronensaft | ||||
In diesem Protokoll werden vier veschiedene Titrationen vórgestellt | Titration, Redox, Säure-Base, Leitfähigkeit |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Bromierung, radikalische Substitution, Halogenalkan | ||||
| Verbrennungsprodukte, Nachweis, Alkane | ||||
| Dichte, Alkane | ||||
| Brennbarkeit, Alkohole, Oxidation | ||||
| Verbrennungsprodukte, Nachweis, Alkane | ||||
In diesem Arbeitsblatt soll das Löslichkeitsverhalten von polaren und unpolaren Stoffen behandelt werden. | Löslichkeitsverhalten, Alkohole, Alkane | ||||
Versuche zum Thema Vom Alkan zum Alkohol | Alkane,Alkohole, Eigenschaften | ||||
Versuche zum Thema Vom Alkan zum Alkohol | Alkane,Alkohole, Eigenschaften |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Diese Unterrichtseinheit für die Klasse 9 & 10 enthält Lehrerversuche und 1 Schülerversuch zum Thema "Vom Alkohol zum Alken". Die Versuche veranschaulichen die Synthesen von Ethen durch katalytische Dehydratisierung von Ethanol und seine Brennbarkeit. Des Weiteren lernen die SuS mithilfe von diesen Versuchen die Nachweisreaktion von Alkenen. Außerdem mit dem Arbeitsblatt " Vom Alkohol zum Alken kann das Wissen bezüglich dieses Themas geprüft und reflektiert werden. | Vom Alkohol zum Alken |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Arbeitsblatt zum Nachweis von Alkohol über verschiedene andere Nachweisreaktionen. | Alkohole, Nachweis, Wassernachweis | ||||
Versuche zum Thema Vom Alkohol zum Alken | Alkohole, Alkene, Nachweis, Dehydratisierung | ||||
Versuche zum Thema Vom Alkohol zum Alken | Alkohole, Alkene, Nachweis |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Pyrit, Schwefelsäure, Kontaktverfahren | ||||
| Schwefelsäuredarstellung, Schwefelverbrennung, Kaliumnitrat | ||||
| Thermolyse, Schwefelsäure, Eisensulfat | ||||
| Schwefeldioxid, Trockenobst, Bleichwirkung | ||||
| Zucker, Schwefelsäure, hygroskopische Wirkung | ||||
| Schwefel, Schwefelmodifikationen, plastischer Schwefel | ||||
| Schwefel, kolloidale Lösung | ||||
Dieses Arbeitsblatt thematisiert die technische Herstellung von Schwefelsäure | Schwefelsäure, industrielle Bedeutung der Schwefelsäure, technische Schwefelsäuredarstellung | ||||
Das Langprotokoll umfasst einen Lehrerversuch zur Darstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren und einen Schülerversuch zur Darstellung von Schwefelsäure durch Thermolyse von Eisensulfat | Kontaktverfahren, Schwefelsäuredarstellung | ||||
Das Kurzprotokoll umfasst weitere Versuche rund um das Thema "Vom Schwefel zur Schwefelsäure" | Schwefel, Schwefeldioxid, Schwefelsäure |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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Dieses Arbeitsblatt thematisiert die Entstehung sauren Regens | Saurer Regen | ||||
Dieses Protokoll enthält zwei Lehrer- und zwei Schülerversuche zum Thema Säuren | Säuren und Basen | ||||
Dieses Kurzprotokoll enthält einen weiteren Lehrerversuch zum Thema Säuren | Säuren und Basen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Säure, Base, Indikator, Lavoisier | ||||
| Säure, Base, Brönsted | ||||
| Säure, Base, Herstellung von Salzsäure, Indikator | ||||
| Starke und schwache Säuren,Dissoziation, Leitfähigkeit | ||||
| Brönsted, Säure, Base, Indikator | ||||
| Säure, Base, Lewis | ||||
Diese Arbeitsblatt dient als Wiederholung von dem bereits gelernten über das Thema Säuren und Basen. | Säuren und Basen, Brönsted | ||||
Dieses Protokoll erläutert ausführlich zwei Versuche zum Thema Säure und Base. | Säure, Base, Indikator, Lavoisier | ||||
Dieses Protokoll fasst noch weitere Versuche zum Thema Säure Base zusammen. | Säure, Base, Brönsted, Indikator |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Schwefel, Nichtmetalle, Kontaktverfahren, Lavoisier | ||||
| Abgase, Schwefel, Abgasfilter, Lavoisier, Arrhenius | ||||
| Säure-Base-Konzepte, Arrhenius, Brönsted | ||||
| Leitfähigkeit, Chlorwasserstoff, Arrhenius | ||||
| Salmiak, Brönsted, Neutralisation | ||||
Das Arbeitsblatt kann in dem gleichnamigen Versuch angewandt werden, um die Säure-Base-Konzepte von von Arrhenius und Brönsted zu erarbeiten. | Säure-Base-Konzepte, Arrhenius, Brönsted | ||||
Versuche und Arbeitsblatt zum Thema Von Arrhenius zu Brönsted | Säure-Base-Konzepte, Arrhenius, Brönsted | ||||
Zusätzliche Versuche zum Thema Von Arrhenius zu Brönsted | Säure-Base-Konzepte, Arrhenius, Brönsted |
Von schwefel zur schwefelsäure experimente anzeigen.
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Schwefeldioxidherstellung, Redoxreaktion | ||||
| Kontaktverfahren, Schwefelsäure, Katalysator | ||||
| kolloidaler Schwefel, Tyndall-Effekt | ||||
| Hygroskopische Wirkung, Zucker, Kupfersulfat, Schwefelsäure | ||||
| Aprikosen, Wein, Schwefeldioxid, Konservierungsmittel | ||||
| plastischer Schwefel, Modifikationen | ||||
Die Wirkweise von Tintenkillern wird in diesem Arbeitsblatt untersucht. | Tintenkiller, Schwefeloxide, Bleichwirkung | ||||
In diesem Protokoll wird das Thema von Schwefel zu Schwefelsäure behandelt. | Schwefel, Schwefeloxide, Schwefelsäure |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Modellversuch, Wasserenthärtung, Ionenaustauscher | ||||
| qualitativer Nachweis, Vergleich verschiedener Proben, Auswirkungen der Wasserhärte | ||||
| qualitativer Nachweis, Vergleich verschiedener Proben, Auswirkungen der Wasserhärte | ||||
| quantitativer Nachweis, Vergleich verschiedener Proben, Messverfahren | ||||
| Säure, Kalkentfernung, Lösevorgang, Gasentwicklung | ||||
Das Arbeitsblatt zeigt eine andere Seite der Wasserhärte als die, welche in den Versuchen dominiert. Hier wird gezeigt, dass Kalk auch nützlich und hübsch sein kann. Die SuS sollen dies reflektieren. | Säure, Kalkentfernung, Stalagtiten und Stalagmiten, Bewertung | ||||
Alle Versuche zu diesem Thema mit kurzer Beschreibung des Gesamtkonzepts, didaktischem Kommentar und Arbeitsblatt. | Wasserhärte, Auswirkungen von Wasserhärte, Härtegrade, Nachweisreaktionen |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Soda, Wasserhärte, Wasser | ||||
| Komplexe, Titration, Wasserhärte | ||||
| Nachweis, Wasserhärte | ||||
| Wasserhärte, Titration, Wasser | ||||
| Wasserhärte, Wasser, Bestimmung | ||||
Dieses Arbeitsblatt kann ergänzend zum Versuch ,,Verringerung der Wasserhärte durch Soda" eingesetzt werden | Soda, Wasserhärte, Wasser | ||||
Ausführliche Zusammenfassung des Lehrerversuchs ,,Verringerung der Wasserhärte durch Soda" und des Schülerversuchs ,,Wasserhärtebestimmung durch komplexometrische Titration" mit ergänzendem Arbeitsblatt | Soda, Wasserhärte, Titration | ||||
Kurze Zusammenfassung der Versuche zum Thema "Wasserhärtebestimmung" | Wasserhärte, Titration, Nachweis |
Titel | Beschreibung | Themengebiete | Klasse | Download | |
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| Wasserhärte, Leitfähigkeit, Titration | ||||
| Kalk, Verdampfen, Wasser | ||||
| Calciumionen, Oxalat, Fällungsreaktion | ||||
| Calcium, Aquamerck | ||||
| Wasserhärte, Phywe, Tablettenreagens | ||||
Dieses Arbeitsblatt beschäftigt sich mit hartem Wasser und einem Versuch zur Entkalkung. | Kalk, hartes Wasser, Entkalkung | ||||
In diesem Protokoll geht es um die Wasserhärte und um Calciumionen im Wasser. | Wasserhärte, Calciumionen, Kalk |
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Production of elemental carbon.
Our editors will review what you’ve submitted and determine whether to revise the article.
carbon (C) , nonmetallic chemical element in Group 14 (IVa) of the periodic table . Although widely distributed in nature, carbon is not particularly plentiful—it makes up only about 0.025 percent of Earth’s crust—yet it forms more compounds than all the other elements combined . In 1961 the isotope carbon-12 was selected to replace oxygen as the standard relative to which the atomic weights of all the other elements are measured. Carbon-14 , which is radioactive , is the isotope used in radiocarbon dating and radiolabeling.
atomic number | 6 |
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atomic weight | 12.0096 to 12.0116 |
melting point | 3,550 °C (6,420 °F) |
boiling point | 4,827 °C (8,721 °F) |
density | |
diamond | 3.52 g/cm |
graphite | 2.25 g/cm |
amorphous | 1.9 g/cm |
oxidation states | +2, +3, +4 |
electron configuration | 1 2 2 |
On a weight basis, carbon is 19th in order of elemental abundance in Earth’s crust, and there are estimated to be 3.5 times as many carbon atoms as silicon atoms in the universe . Only hydrogen , helium , oxygen , neon , and nitrogen are atomically more abundant in the cosmos than carbon. Carbon is the cosmic product of the “burning” of helium, in which three helium nuclei, atomic weight 4, fuse to produce a carbon nucleus, atomic weight 12.
In the crust of Earth, elemental carbon is a minor component. However, carbon compounds (i.e., carbonates of magnesium and calcium ) form common minerals (e.g., magnesite , dolomite , marble , or limestone ). Coral and the shells of oysters and clams are primarily calcium carbonate . Carbon is widely distributed as coal and in the organic compounds that constitute petroleum , natural gas , and all plant and animal tissue . A natural sequence of chemical reactions called the carbon cycle —involving conversion of atmospheric carbon dioxide to carbohydrates by photosynthesis in plants, the consumption of these carbohydrates by animals and oxidation of them through metabolism to produce carbon dioxide and other products, and the return of carbon dioxide to the atmosphere —is one of the most important of all biological processes.
Carbon as an element was discovered by the first person to handle charcoal from fire. Thus, together with sulfur , iron , tin , lead , copper , mercury , silver , and gold , carbon was one of the small group of elements well known in the ancient world. Modern carbon chemistry dates from the development of coals , petroleum , and natural gas as fuels and from the elucidation of synthetic organic chemistry , both substantially developed since the 1800s.
Elemental carbon exists in several forms, each of which has its own physical characteristics. Two of its well-defined forms, diamond and graphite , are crystalline in structure, but they differ in physical properties because the arrangements of the atoms in their structures are dissimilar. A third form, called fullerene , consists of a variety of molecules composed entirely of carbon. Spheroidal, closed-cage fullerenes are called buckerminsterfullerenes , or “buckyballs,” and cylindrical fullerenes are called nanotubes. A fourth form, called Q-carbon, is crystalline and magnetic. Yet another form, called amorphous carbon, has no crystalline structure. Other forms—such as carbon black , charcoal , lampblack , coal , and coke —are sometimes called amorphous, but X-ray examination has revealed that these substances do possess a low degree of crystallinity. Diamond and graphite occur naturally on Earth, and they also can be produced synthetically; they are chemically inert but do combine with oxygen at high temperatures , just as amorphous carbon does. Fullerene was serendipitously discovered in 1985 as a synthetic product in the course of laboratory experiments to simulate the chemistry in the atmosphere of giant stars . It was later found to occur naturally in tiny amounts on Earth and in meteorites . Q-carbon is also synthetic, but scientists have speculated that it could form within the hot environments of some planetary cores.
The word carbon probably derives from the Latin carbo , meaning variously “coal,” “charcoal,” “ember.” The term diamond , a corruption of the Greek word adamas , “the invincible,” aptly describes the permanence of this crystallized form of carbon, just as graphite , the name for the other crystal form of carbon, derived from the Greek verb graphein , “to write,” reflects its property of leaving a dark mark when rubbed on a surface. Before the discovery in 1779 that graphite when burned in air forms carbon dioxide, graphite was confused with both the metal lead and a superficially similar substance, the mineral molybdenite.
Pure diamond is the hardest naturally occurring substance known and is a poor conductor of electricity . Graphite, on the other hand, is a soft slippery solid that is a good conductor of both heat and electricity. Carbon as diamond is the most expensive and brilliant of all the natural gemstones and the hardest of the naturally occurring abrasives. Graphite is used as a lubricant. In microcrystalline and nearly amorphous form, it is used as a black pigment , as an adsorbent, as a fuel, as a filler for rubber , and, mixed with clay , as the “lead” of pencils . Because it conducts electricity but does not melt, graphite is also used for electrodes in electric furnaces and dry cells as well as for making crucibles in which metals are melted. Molecules of fullerene show promise in a range of applications, including high-tensile-strength materials, unique electronic and energy-storage devices, and safe encapsulation of flammable gases, such as hydrogen . Q-carbon , which is created by rapidly cooling a sample of elemental carbon whose temperature has been raised to 4,000 K (3,727 °C [6,740 °F]), is harder than diamond, and it can be used to manufacture diamond structures (such as diamond films and microneedles) within its matrix. Elemental carbon is nontoxic.
Each of the “amorphous” forms of carbon has its own specific character, and, hence, each has its own particular applications. All are products of oxidation and other forms of decomposition of organic compounds. Coal and coke, for example, are used extensively as fuels. Charcoal is used as an absorptive and filtering agent and as a fuel and was once widely used as an ingredient in gunpowder . (Coals are elemental carbon mixed with varying amounts of carbon compounds. Coke and charcoal are nearly pure carbon.) In addition to its uses in making inks and paints , carbon black is added to the rubber used in tires to improve its wearing qualities. Bone black , or animal charcoal, can adsorb gases and colouring matter from many other materials.
Carbon, either elemental or combined, is usually determined quantitatively by conversion to carbon dioxide gas, which can then be absorbed by other chemicals to give either a weighable product or a solution with acidic properties that can be titrated.
Until 1955 all diamonds were obtained from natural deposits, most significant in southern Africa but occurring also in Brazil , Venezuela , Guyana , and Siberia . The single known source in the United States , in Arkansas , has no commercial importance; nor is India , once a source of fine diamonds, a significant present-day supplier. The primary source of diamonds is a soft bluish peridotic rock called kimberlite (after the famous deposit at Kimberley, South Africa ), found in volcanic structures called pipes, but many diamonds occur in alluvial deposits presumably resulting from the weathering of primary sources. Isolated finds around the world in regions where no sources are indicated have not been uncommon.
Natural deposits are worked by crushing, by gravity and flotation separations, and by removal of diamonds by their adherence to a layer of grease on a suitable table. The following products result: (1) diamond proper—distorted cubic crystalline gem-quality stones varying from colourless to red, pink, blue, green, or yellow; (2) bort—minute dark crystals of abrasive but not gem quality; (3) ballas—randomly oriented crystals of abrasive quality; (4) macles—triangular pillow-shaped crystals that are industrially useful; and (5) carbonado—mixed diamond–graphite crystallites containing other impurities.
The successful laboratory conversion of graphite to diamond was made in 1955. The procedure involved the simultaneous use of extremely high pressure and temperature with iron as a solvent or catalyst . Subsequently, chromium , manganese , cobalt , nickel , and tantalum were substituted for iron . Synthetic diamonds are now manufactured in several countries and are being used increasingly in place of natural materials as industrial abrasives .
Graphite occurs naturally in many areas, the deposits of major importance being in China , India, Brazil, Turkey, Mexico , Canada , Russia , and Madagascar. Both surface- and deep-mining techniques are used, followed by flotation , but the major portion of commercial graphite is produced by heating petroleum coke in an electric furnace . A better crystallized form, known as pyrolytic graphite, is obtained from the decomposition of low-molecular-weight hydrocarbons by heat. Graphite fibres of considerable tensile strength are obtained by carbonizing natural and synthetic organic fibres.
Carbon products are obtained by heating coal (to give coke), natural gas (to give blacks), or carbonaceous material of vegetable or animal origin, such as wood or bone (to give charcoal), at elevated temperatures in the presence of insufficient oxygen to allow combustion . The volatile by-products are recovered and used separately.
Mit dem Nachweis von Kohlenstoffdioxid prüfst du, ob sich in deiner Probe Kohlenstoffdioxid befindet. Wie du genau vorgehst und was du beachten musst, zeigen wir dir hier und in unserem Video !
Nachweis von kohlenstoffdioxid: versuchsaufbau , nachweis kohlenstoffdioxid: durchführung, nachweis kohlenstoffdioxid: versuchsbeobachtung , nachweis kohlenstoffdioxid: versuchsauswertung und reaktionsgleichung, barytwasserprobe , glimmspanprobe.
Du weist Kohlenstoffdioxid in deiner Probe nach, indem du eine Nachweisreaktion durchführst. Der wichtigste Nachweis dafür ist die sogenannte Kalkwasserprobe . Daneben gibt es noch die Barytwasserprobe .
Beide Versuche beruhen auf einem sehr ähnlichen Prinzip : Du stellst die Kalkwasser- oder Barytwasserlösung her und führst dort das zu untersuchende Gas ein. Wenn Kohlenstoffdioxid in deiner Probe vorhanden ist, erkennst du das deutlich an einer Trübung deiner Lösung. Ist kein Kohlenstoffdioxid vorhanden, verändert sich das Aussehen der Lösung nicht.
Die beiden Nachweisreaktionen helfen dir dabei herauszufinden, ob Kohlenstoffdioxid in deiner Probe enthalten ist. Du erfährst durch sie aber nicht, wie viel Kohlenstoffdioxid sich darin befindet. Deswegen zählen die Reaktionen in der Chemie auch zu den qualitativen Nachweisen .
Der Versuchsaufbau für den Nachweis von Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) gestaltet sich einfach. Du brauchst nur ein Glas mit dem hergestellten Kalkwasser und ein Röhrchen, wie zum Beispiel einen Strohhalm. Mit dem Röhrchen kannst du deine Probe in die Lösung einführen.
Wenn du beispielsweise deine Atemluft auf Kohlenstoffdioxid testen willst, pustest du einfach vorsichtig für ein paar Sekunden durch das Röhrchen in das Kalkwasser. Du kannst aber auch jedes andere Gas auf Kohlenstoffdioxid testen und in die Lösung einführen.
Merke: Im Labor und im Umgang mit Chemikalien solltest du immer für deine Sicherheit sorgen. Denke also daran, vor dem Experimentieren deine Schutzbrille, Handschuhe und deinen Laborkittel anzuziehen.
Um Kohlenstoffdioxid mit der Kalkwasserprobe nachzuweisen, benötigst du eine Lösung von Calciumhydroxid . Die nennst du auch Kalkwasser . Dafür löst du Calciumhydroxid oder Calciumoxid in Wasser auf. Da beide Substanzen in Wasser schwer löslich sind, wird sich nicht alles davon auflösen. Deswegen musst du die Lösung noch umrühren und filtern, sodass jeweils nur noch das klare Kalkwasser übrig bleibt.
Die Lösung solltest du am besten frisch ansetzen . Denn auch in der Umgebungsluft ist Kohlenstoffdioxid enthalten, das nach einiger Zeit mit deiner angesetzten Lösung reagiert. Das würde deinen Nachweis von Kohlenstoffdioxid verfälschen.
Besonders bei der Barytwasserprobe solltest du deine angesetzte Lösung luftdicht verschließen, da die Nachweisreaktion noch etwas empfindlicher ist als die Kalkwasserprobe und schnell mit der Umgebungsluft reagiert.
Was passiert jetzt, nachdem du deine Probe in die Kalkwasserlösung eingeführt hast? Du kannst dann eine von zwei Beobachtungen machen:
Fällt die Nachweisreaktion von Kohlenstoffdioxid mit einer Trübung der Lösung positiv aus, enthält deine Lösung Kohlenstoffdioxid.
Die Trübung kannst du mit der Reaktionsgleichung der Kalkwasserprobe erklären:
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
Wenn Kohlenstoffdioxid in deiner Probe enthalten ist, reagiert die Calciumhydroxidlösung damit zum schwerlöslichen Calciumcarbonat . Der Pfeil nach unten bedeutet, dass der Stoff ausfällt. Das heißt, dass er einen sogenannten Niederschlag bildet und in dem Fall deine Lösung weiß trübt. Als Nebenprodukt entsteht außerdem Wasser .
Um Kohlenstoffdioxid in deiner Probe nachzuweisen, führst du eine Nachweisreaktion mit einer Calciumhydroxidlösung (Kalkwasser) durch. Der Test fällt positiv aus, wenn sich die zuvor klare Lösung weiß trübt. Das passiert durch die Bildung von schwerlöslichem Calciumcarbonat.
Als alternative Nachweisreaktion für Kohlenstoffdioxid kannst du die Barytwasserprobe durchführen. Das Prinzip der Nachweismethode ist sehr ähnlich zu dem der Kalkwasserprobe.
Deine Lösung besteht dann allerdings nicht aus Calciumhydroxid in Wasser, sondern aus Bariumhydroxid in Wasser. Deswegen entsteht hier auch das schwer lösliche Bariumcarbonat , sobald es mit Kohlenstoffdioxid reagiert. Hier trübt sich deine zuvor klare Lösung ebenfalls und es entsteht als Nebenprodukt Wasser .
Ba(OH) 2 + CO 2 → BaCO 3 ↓ + H 2 O
Neben Kohlenstoffdioxid ist auch Sauerstoff ein Gas, das häufig in chemischen Reaktionen entsteht. Wie du das Molekül in einem einfachen Versuch nachweist, erfährst du hier in unserem Video zur Glimmspanprobe !
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Lansing Community College General Chemistry Laboratory I
LEARNING OBJECTIVE
Determine the specific heat capacity of a metal using a coffee cup calorimeter.
Heat is a form of energy that is transferred between objects with different temperatures. Heat always flows from high temperature to low temperature. The amount of heat absorbed or released (q) by the object depends on its mass (m), specific heat (C s ) , and the change in temperature (ΔT).
Specific heat can be defined as the amount of heat required (q) to raise the temperature of one gram of the substance by one degree Celsius.
Equation 1
Rearranging Equation 1 : Equation 2
Each pure substance has a specific heat that is a characteristic physical property of that substance. The specific heats of some common substances are provided in Table 1 .
Table 1. Specific Heat of Some Common Substances
Substance | Specific heat (J/g°•C) |
Water | 4.184 |
Wood | 1.76 |
Concrete | 0.88 |
Mercury | 0.14 |
Iron | 0.451 |
Copper | 0.385 |
The magnitude of specific heat varies greatly from large values like that of water (4.184 J/g°•C) to small values like that of mercury (0.14 J/g°•C). When equal masses of objects are heated to absorb an equal amount of heat, the object with smaller the specific heat value would cause the greatest increase in temperature.
Heat energy is either absorbed or evolved during nearly all chemical and physical changes. If heat is absorbed or enters the system, the process is endothermic and if heat is evolved or exits the system, the process is exothermic . In the laboratory, heat flow is measured in an apparatus called a calorimeter. A calorimeter is a device used to determine heat flow during a chemical or physical change. A doubled Styrofoam cup fitted with a cover in which a hole is bored to accommodate a thermometer can serve well as a calorimeter (See Figure 7.1.)
Figure 7.1 Coffee Cup Calorimeter
In this experiment you will heat a known mass of a metal to a known temperature and then transfer it to a calorimeter that contains a known amount of room temperature water (T c ). The maximum temperature reached by the water in the calorimeter (T max ) will be recorded and the temperature change of the water (T max - T c ) and the temperature change of the metal (100.0°C - T max ) calculated.
The flow of energy (heat) between a metal and its environment is described by Equations 3 and 4 .
|q lost by metal |= q gained by water + q gained by calorimeter Equation 3
m metal x C smetal x |T max – 100.0°C| = [m water x C swater x (T max – T c )] + [15.9 x (T max – T c )]
(Note: heat capacity of coffee cup is calorimeter = 15.9 J/°C)
Rearranging Equation 4 to solve for the specific heat of the metal:
C smetal = Equation 5
This experiment is done in a team of two. Place 200 mL of room temperature water from a carboy in a 250 mL beaker and set it aside for later use. Next place about 250 mL of tap water into a 400 mL beaker. Add 4-5 boiling chips into the tap water to prevent bumping. Bring the tap water to a gentle boil using a hot plate. Obtain three clean dry 18 by 175 mm test tubes. Label them runs 1 – 3. Tare one of the test tubes in a beaker. Carefully add about 30 g of the metal sample to the test tube and record the mass of the metal in DATA TABLE I . While you are at the balance, mass two additional samples into the test tubes 2, and 3. Put all the three test tubes containing the unknown metal in the water bath. Heat to boiling, and then maintain the temperature for about 5 minutes. Assume that the temperature of the metal is 100.0°C after it has been in the boiling water bath for at least 5 minutes.
While the metal is being heated, obtain two Styrofoam cups, a lid, a thermometer and a timer. Using a graduated cylinder, measure 50.0 mL of the room temperature water and transfer into the double Styrofoam cup. Allow 5 minutes for this system to reach thermal equilibrium. After 5 minutes, record the temperature of the water, T c , in DATA TABLE I and in DATA TABLE II for time 0 seconds.
Using a test tube holder, lift the test tube containing the heated metal from the boiling water bath. Quickly remove the lid and pour the hot metal (labeled run 1) into the calorimeter. Make sure no hot water from the outside of the test tube drips into the calorimeter. Replace the lid of the calorimeter and the thermometer. Swirl the system gently. Record the temperature every 5 seconds for a minute and then every 15 seconds for about 2-3 minutes or until you observe a maximum temperature ( T max ) for about four consecutive readings. Continue to swirl the calorimeter gently while recording temperatures. Drain the metal and water into a large filter funnel in the hood. Repeat the above procedure using two additional samples. Dry the calorimeter between each trial.
Plot time (x- axis) vs. temperature time for each of the three runs using Excel . Please combine all three runs on one graph. Column A is time and columns B, C, and D will be temperatures for Runs 1-3. Give the graph a title and label the x and y axes. Determine the T max from the graph and label it on the graph by inserting a double headed arrow shape Figure 7.2.
Finally, calculate the specific heat of the metal using Equation 5.
T c = Temperature of the cold water in the coffee cup before the metal was dropped
T max = Final temperature of the water after the metal was dropped into the coffee cup
Cs metal = Equation 5
= mass of water in grams
= mass of metal in grams
Your Name: ______________________ Lab Partner Name: _______________________
DATA TABLE I (2 pts.)
(Record the measurements with units and the correct number of significant figures.)
Quantity | Run 1 | Run 2 | Run 3 |
Volume of water in the calorimeter | 50.0 mL | 50.0 mL | 50.0 mL |
Mass of metal |
|
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Temperature of metal | 100.0 °C | 100.0 °C | 100.0 °C |
Temperature of water in calorimeter, T |
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Maximum Temperature, T |
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Temperature change of the cold water, T - T |
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DATA TABLE II (2 pts.)
Time Seconds
| Temperature °C Run 1 | Temperature °C Run 2 | Temperature °C Run 3
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| 0 |
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Plot time (x-axis) vs. temperature for each of the three runs in DATA TABLE II using Excel. Give each graph a title and label the x and y axes. Mark the ∆T’s (T max – T c ) on your graph. (2 pts.)
TABLE III – Tabulated Results (2 pts.)
Quantity | Run 1 | Run 2 | Run 3 |
Calculated specific heat |
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Average specific heat |
| ||
Average deviation |
| ||
Known specific heat | 0.222 J/g oC | ||
Relative % error for average specific heat |
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Calculations: Show your calculations below. Be sure to include units in your set up and report your answer to the correct number of significant figures.
Name: _________________________________________
Error #1: The student used 25.372 g for this experiment but recorded 23.372 g in the data table and used the incorrect value when calculating the specific heat. (Hint: the error is using the 23.372 g data point.) (2 pts.)
Error #2: The initial temperature of the metal was 98 °C, not 100 °C, as we have assumed. (Hint: The error is using the 100 °C.) (2 pts.)
Carbon is the backbone of life on Earth. We are made of carbon, we eat carbon, and our civilizations—our economies, our homes, our means of transport—are built on carbon. We need carbon, but that need is also entwined with one of the most serious problems facing us today: global climate change.
Carbon is both the foundation of all life on Earth, and the source of the majority of energy consumed by human civilization. [Photographs ©2007 MorBCN (top) and ©2009 sarahluv (lower).]
Forged in the heart of aging stars, carbon is the fourth most abundant element in the Universe. Most of Earth’s carbon—about 65,500 billion metric tons—is stored in rocks. The rest is in the ocean, atmosphere, plants, soil, and fossil fuels.
Carbon flows between each reservoir in an exchange called the carbon cycle, which has slow and fast components. Any change in the cycle that shifts carbon out of one reservoir puts more carbon in the other reservoirs. Changes that put carbon gases into the atmosphere result in warmer temperatures on Earth.
This diagram of the fast carbon cycle shows the movement of carbon between land, atmosphere, and oceans. Yellow numbers are natural fluxes, and red are human contributions in gigatons of carbon per year. White numbers indicate stored carbon. ( Diagram adapted from U.S. DOE, Biological and Environmental Research Information System. )
Over the long term, the carbon cycle seems to maintain a balance that prevents all of Earth’s carbon from entering the atmosphere (as is the case on Venus) or from being stored entirely in rocks. This balance helps keep Earth’s temperature relatively stable, like a thermostat.
This thermostat works over a few hundred thousand years, as part of the slow carbon cycle. This means that for shorter time periods—tens to a hundred thousand years—the temperature of Earth can vary. And, in fact, Earth swings between ice ages and warmer interglacial periods on these time scales. Parts of the carbon cycle may even amplify these short-term temperature changes.
The uplift of the Himalaya, beginning 50 million years ago, reset Earth’s thermostat by providing a large source of fresh rock to pull more carbon into the slow carbon cycle through chemical weathering. The resulting drop in temperatures and the formation of ice sheets changed the ratio between heavy and light oxygen in the deep ocean, as shown in this graph. (Graph based on data from Zachos at al., 2001.)
On very long time scales (millions to tens of millions of years), the movement of tectonic plates and changes in the rate at which carbon seeps from the Earth’s interior may change the temperature on the thermostat. Earth has undergone such a change over the last 50 million years, from the extremely warm climates of the Cretaceous (roughly 145 to 65 million years ago) to the glacial climates of the Pleistocene (roughly 1.8 million to 11,500 years ago). [See Divisions of Geologic Time—Major Chronostratigraphic and Geochronologic Units for more information about geological eras.]
Through a series of chemical reactions and tectonic activity, carbon takes between 100-200 million years to move between rocks, soil, ocean, and atmosphere in the slow carbon cycle. On average, 10 13 to 10 14 grams (10–100 million metric tons) of carbon move through the slow carbon cycle every year. In comparison, human emissions of carbon to the atmosphere are on the order of 10 15 grams, whereas the fast carbon cycle moves 10 16 to 10 17 grams of carbon per year.
The movement of carbon from the atmosphere to the lithosphere (rocks) begins with rain. Atmospheric carbon combines with water to form a weak acid—carbonic acid—that falls to the surface in rain. The acid dissolves rocks—a process called chemical weathering—and releases calcium, magnesium, potassium, or sodium ions. Rivers carry the ions to the ocean.
Rivers carry calcium ions—the result of chemical weathering of rocks—into the ocean, where they react with carbonate dissolved in the water. The product of that reaction, calcium carbonate, is then deposited onto the ocean floor, where it becomes limestone. ( Photograph ©2009 Greg Carley. )
In the ocean, the calcium ions combine with bicarbonate ions to form calcium carbonate, the active ingredient in antacids and the chalky white substance that dries on your faucet if you live in an area with hard water. In the modern ocean, most of the calcium carbonate is made by shell-building (calcifying) organisms (such as corals) and plankton (like coccolithophores and foraminifera). After the organisms die, they sink to the seafloor. Over time, layers of shells and sediment are cemented together and turn to rock, storing the carbon in stone—limestone and its derivatives.
Limestone, or its metamorphic cousin, marble, is rock made primarily of calcium carbonate. These rock types are often formed from the bodies of marine plants and animals, and their shells and skeletons can be preserved as fossils. Carbon locked up in limestone can be stored for millions—or even hundreds of millions—of years. ( Photograph ©2008 Rookuzz (Hmm). )
Only 80 percent of carbon-containing rock is currently made this way. The remaining 20 percent contain carbon from living things (organic carbon) that have been embedded in layers of mud. Heat and pressure compress the mud and carbon over millions of years, forming sedimentary rock such as shale. In special cases, when dead plant matter builds up faster than it can decay, layers of organic carbon become oil, coal, or natural gas instead of sedimentary rock like shale.
This coal seam in Scotland was originally a layer of sediment, rich in organic carbon. The sedimentary layer was eventually buried deep underground, and the heat and pressure transformed it into coal. Coal and other fossil fuels are a convenient source of energy, but when they are burned, the stored carbon is released into the atmosphere. This alters the balance of the carbon cycle, and is changing Earth’s climate. ( Photograph ©2010 Sandchem. )
The slow cycle returns carbon to the atmosphere through volcanoes. Earth’s land and ocean surfaces sit on several moving crustal plates. When the plates collide, one sinks beneath the other, and the rock it carries melts under the extreme heat and pressure. The heated rock recombines into silicate minerals, releasing carbon dioxide.
When volcanoes erupt, they vent the gas to the atmosphere and cover the land with fresh silicate rock to begin the cycle again. At present, volcanoes emit between 130 and 380 million metric tons of carbon dioxide per year. For comparison, humans emit about 30 billion tons of carbon dioxide per year—100–300 times more than volcanoes—by burning fossil fuels.
Chemistry regulates this dance between ocean, land, and atmosphere. If carbon dioxide rises in the atmosphere because of an increase in volcanic activity, for example, temperatures rise, leading to more rain, which dissolves more rock, creating more ions that will eventually deposit more carbon on the ocean floor. It takes a few hundred thousand years to rebalance the slow carbon cycle through chemical weathering.
Carbon stored in rocks is naturally returned to the atmosphere by volcanoes. In this photograph, Russia’s Kizimen Volcano vents ash and volcanic gases in January 2011. Kizimen is located on the Kamchatka Peninsula, where the Pacific Plate is subducting beneath Asia. (Photograph ©2011 Artyom Bezotechestvo/ Photo Kamchatka. )
However, the slow carbon cycle also contains a slightly faster component: the ocean. At the surface, where air meets water, carbon dioxide gas dissolves in and ventilates out of the ocean in a steady exchange with the atmosphere. Once in the ocean, carbon dioxide gas reacts with water molecules to release hydrogen, making the ocean more acidic. The hydrogen reacts with carbonate from rock weathering to produce bicarbonate ions.
Before the industrial age, the ocean vented carbon dioxide to the atmosphere in balance with the carbon the ocean received during rock weathering. However, since carbon concentrations in the atmosphere have increased, the ocean now takes more carbon from the atmosphere than it releases. Over millennia, the ocean will absorb up to 85 percent of the extra carbon people have put into the atmosphere by burning fossil fuels, but the process is slow because it is tied to the movement of water from the ocean’s surface to its depths.
In the meantime, winds, currents, and temperature control the rate at which the ocean takes carbon dioxide from the atmosphere. (See The Ocean’s Carbon Balance on the Earth Observatory.) It is likely that changes in ocean temperatures and currents helped remove carbon from and then restore carbon to the atmosphere over the few thousand years in which the ice ages began and ended.
The time it takes carbon to move through the fast carbon cycle is measured in a lifespan. The fast carbon cycle is largely the movement of carbon through life forms on Earth, or the biosphere. Between 10 15 and 10 17 grams (1,000 to 100,000 million metric tons) of carbon move through the fast carbon cycle every year.
Carbon plays an essential role in biology because of its ability to form many bonds—up to four per atom—in a seemingly endless variety of complex organic molecules. Many organic molecules contain carbon atoms that have formed strong bonds to other carbon atoms, combining into long chains and rings. Such carbon chains and rings are the basis of living cells. For instance, DNA is made of two intertwined molecules built around a carbon chain.
The bonds in the long carbon chains contain a lot of energy. When the chains break apart, the stored energy is released. This energy makes carbon molecules an excellent source of fuel for all living things.
During photosynthesis, plants absorb carbon dioxide and sunlight to create fuel—glucose and other sugars—for building plant structures. This process forms the foundation of the fast (biological) carbon cycle. (Illustration adapted from P.J. Sellers et al., 1992.)
Plants and phytoplankton are the main components of the fast carbon cycle. Phytoplankton (microscopic organisms in the ocean) and plants take carbon dioxide from the atmosphere by absorbing it into their cells. Using energy from the Sun, both plants and plankton combine carbon dioxide (CO 2 ) and water to form sugar (CH 2 O) and oxygen. The chemical reaction looks like this:
CO 2 + H 2 O + energy = CH 2 O + O 2
Four things can happen to move carbon from a plant and return it to the atmosphere, but all involve the same chemical reaction. Plants break down the sugar to get the energy they need to grow. Animals (including people) eat the plants or plankton, and break down the plant sugar to get energy. Plants and plankton die and decay (are eaten by bacteria) at the end of the growing season. Or fire consumes plants. In each case, oxygen combines with sugar to release water, carbon dioxide, and energy. The basic chemical reaction looks like this:
CH 2 O + O 2 = CO 2 + H 2 O + energy
In all four processes, the carbon dioxide released in the reaction usually ends up in the atmosphere. The fast carbon cycle is so tightly tied to plant life that the growing season can be seen by the way carbon dioxide fluctuates in the atmosphere. In the Northern Hemisphere winter, when few land plants are growing and many are decaying, atmospheric carbon dioxide concentrations climb. During the spring, when plants begin growing again, concentrations drop. It is as if the Earth is breathing.
The ebb and flow of the fast carbon cycle is visible in the changing seasons. As the large land masses of Northern Hemisphere green in the spring and summer, they draw carbon out of the atmosphere. This graph shows the difference in carbon dioxide levels from the previous month, with the long-term trend removed.
This cycle peaks in August, with about 2 parts per million of carbon dioxide drawn out of the atmosphere. In the fall and winter, as vegetation dies back in the northern hemisphere, decomposition and respiration returns carbon dioxide to the atmosphere.
(Graph by Marit Jentoft-Nilsen and Robert Simmon, using data from the NOAA Earth System Research Laboratory. Maps by Robert Simmon and Reto Stöckli, using MODIS data.)
Left unperturbed, the fast and slow carbon cycles maintain a relatively steady concentration of carbon in the atmosphere, land, plants, and ocean. But when anything changes the amount of carbon in one reservoir, the effect ripples through the others.
In Earth’s past, the carbon cycle has changed in response to climate change. Variations in Earth’s orbit alter the amount of energy Earth receives from the Sun and leads to a cycle of ice ages and warm periods like Earth’s current climate. (See Milutin Milankovitch. ) Ice ages developed when Northern Hemisphere summers cooled and ice built up on land, which in turn slowed the carbon cycle. Meanwhile, a number of factors including cooler temperatures and increased phytoplankton growth may have increased the amount of carbon the ocean took out of the atmosphere. The drop in atmospheric carbon caused additional cooling. Similarly, at the end of the last Ice Age, 10,000 years ago, carbon dioxide in the atmosphere rose dramatically as temperatures warmed.
Levels of carbon dioxide in the atmosphere have corresponded closely with temperature over the past 800,000 years. Although the temperature changes were touched off by variations in Earth’s orbit, the increased global temperatures released CO 2 into the atmosphere, which in turn warmed the Earth. Antarctic ice-core data show the long-term correlation until about 1900. (Graphs by Robert Simmon, using data from Lüthi et al., 2008, and Jouzel et al., 2007. )
Shifts in Earth’s orbit are happening constantly, in predictable cycles. In about 30,000 years, Earth’s orbit will have changed enough to reduce sunlight in the Northern Hemisphere to the levels that led to the last ice age.
Today, changes in the carbon cycle are happening because of people. We perturb the carbon cycle by burning fossil fuels and clearing land.
When we clear forests, we remove a dense growth of plants that had stored carbon in wood, stems, and leaves—biomass. By removing a forest, we eliminate plants that would otherwise take carbon out of the atmosphere as they grow. We tend to replace the dense growth with crops or pasture, which store less carbon. We also expose soil that vents carbon from decayed plant matter into the atmosphere. Humans are currently emitting just under a billion tons of carbon into the atmosphere per year through land use changes.
The burning of fossil fuels is the primary source of increased carbon dioxide in the atmosphere today. ( Photograph ©2009 stevendepolo.)
Without human interference, the carbon in fossil fuels would leak slowly into the atmosphere through volcanic activity over millions of years in the slow carbon cycle. By burning coal, oil, and natural gas, we accelerate the process, releasing vast amounts of carbon (carbon that took millions of years to accumulate) into the atmosphere every year. By doing so, we move the carbon from the slow cycle to the fast cycle. In 2009, humans released about 8.4 billion tons of carbon into the atmosphere by burning fossil fuel.
Emissions of carbon dioxide by humanity (primarily from the burning of fossil fuels, with a contribution from cement production) have been growing steadily since the onset of the industrial revolution. About half of these emissions are removed by the fast carbon cycle each year, the rest remain in the atmosphere. (Graph by Robert Simmon, using data from the Carbon Dioxide Information Analysis Center and Global Carbon Project. )
Since the beginning of the Industrial Revolution, when people first started burning fossil fuels, carbon dioxide concentrations in the atmosphere have risen from about 280 parts per million to 387 parts per million, a 39 percent increase. This means that for every million molecules in the atmosphere, 387 of them are now carbon dioxide—the highest concentration in two million years. Methane concentrations have risen from 715 parts per billion in 1750 to 1,774 parts per billion in 2005, the highest concentration in at least 650,000 years.
All of this extra carbon needs to go somewhere. So far, land plants and the ocean have taken up about 55 percent of the extra carbon people have put into the atmosphere while about 45 percent has stayed in the atmosphere. Eventually, the land and oceans will take up most of the extra carbon dioxide, but as much as 20 percent may remain in the atmosphere for many thousands of years.
The changes in the carbon cycle impact each reservoir. Excess carbon in the atmosphere warms the planet and helps plants on land grow more. Excess carbon in the ocean makes the water more acidic, putting marine life in danger.
It is significant that so much carbon dioxide stays in the atmosphere because CO 2 is the most important gas for controlling Earth’s temperature. Carbon dioxide, methane, and halocarbons are greenhouse gases that absorb a wide range of energy—including infrared energy (heat) emitted by the Earth—and then re-emit it. The re-emitted energy travels out in all directions, but some returns to Earth, where it heats the surface. Without greenhouse gases, Earth would be a frozen -18 degrees Celsius (0 degrees Fahrenheit). With too many greenhouse gases, Earth would be like Venus, where the greenhouse atmosphere keeps temperatures around 400 degrees Celsius (750 Fahrenheit).
Rising concentrations of carbon dioxide are warming the atmosphere. The increased temperature results in higher evaporation rates and a wetter atmosphere, which leads to a vicious cycle of further warming. ( Photograph ©2011 Patrick Wilken. )
Because scientists know which wavelengths of energy each greenhouse gas absorbs, and the concentration of the gases in the atmosphere, they can calculate how much each gas contributes to warming the planet. Carbon dioxide causes about 20 percent of Earth’s greenhouse effect; water vapor accounts for about 50 percent; and clouds account for 25 percent. The rest is caused by small particles (aerosols) and minor greenhouse gases like methane.
Water vapor concentrations in the air are controlled by Earth’s temperature. Warmer temperatures evaporate more water from the oceans, expand air masses, and lead to higher humidity. Cooling causes water vapor to condense and fall out as rain, sleet, or snow.
Carbon dioxide, on the other hand, remains a gas at a wider range of atmospheric temperatures than water. Carbon dioxide molecules provide the initial greenhouse heating needed to maintain water vapor concentrations. When carbon dioxide concentrations drop, Earth cools, some water vapor falls out of the atmosphere, and the greenhouse warming caused by water vapor drops. Likewise, when carbon dioxide concentrations rise, air temperatures go up, and more water vapor evaporates into the atmosphere—which then amplifies greenhouse heating.
So while carbon dioxide contributes less to the overall greenhouse effect than water vapor, scientists have found that carbon dioxide is the gas that sets the temperature. Carbon dioxide controls the amount of water vapor in the atmosphere and thus the size of the greenhouse effect.
Rising carbon dioxide concentrations are already causing the planet to heat up. At the same time that greenhouse gases have been increasing, average global temperatures have risen 0.8 degrees Celsius (1.4 degrees Fahrenheit) since 1880.
With the seasonal cycle removed, the atmospheric carbon dioxide concentration measured at Mauna Loa Volcano, Hawaii, shows a steady increase since 1957. At the same time global average temperatures are rising as a result of heat trapped by the additional CO 2 and increased water vapor concentration. (Graphs by Robert Simmon, using CO 2 data from the NOAA Earth System Research Laboratory and temperature data from the Goddard Institute for Space Studies. )
This rise in temperature isn’t all the warming we will see based on current carbon dioxide concentrations. Greenhouse warming doesn’t happen right away because the ocean soaks up heat. This means that Earth’s temperature will increase at least another 0.6 degrees Celsius (1 degree Fahrenheit) because of carbon dioxide already in the atmosphere. The degree to which temperatures go up beyond that depends in part on how much more carbon humans release into the atmosphere in the future.
About 30 percent of the carbon dioxide that people have put into the atmosphere has diffused into the ocean through the direct chemical exchange. Dissolving carbon dioxide in the ocean creates carbonic acid, which increases the acidity of the water. Or rather, a slightly alkaline ocean becomes a little less alkaline. Since 1750, the pH of the ocean’s surface has dropped by 0.1, a 30 percent change in acidity.
Some of the excess CO 2 emitted by human activity dissolves in the ocean, becoming carbonic acid. Increases in carbon dioxide are not only leading to warmer oceans, but also to more acidic oceans. ( Photograph ©2010 Way Out West News. )
Ocean acidification affects marine organisms in two ways. First, carbonic acid reacts with carbonate ions in the water to form bicarbonate. However, those same carbonate ions are what shell-building animals like coral need to create calcium carbonate shells. With less carbonate available, the animals need to expend more energy to build their shells. As a result, the shells end up being thinner and more fragile.
Second, the more acidic water is, the better it dissolves calcium carbonate. In the long run, this reaction will allow the ocean to soak up excess carbon dioxide because more acidic water will dissolve more rock, release more carbonate ions, and increase the ocean’s capacity to absorb carbon dioxide. In the meantime, though, more acidic water will dissolve the carbonate shells of marine organisms, making them pitted and weak.
Warmer oceans—a product of the greenhouse effect—could also decrease the abundance of phytoplankton, which grow better in cool, nutrient-rich waters. This could limit the ocean’s ability to take carbon from the atmosphere through the fast carbon cycle.
On the other hand, carbon dioxide is essential for plant and phytoplankton growth. An increase in carbon dioxide could increase growth by fertilizing those few species of phytoplankton and ocean plants (like sea grasses) that take carbon dioxide directly from the water. However, most species are not helped by the increased availability of carbon dioxide.
Plants on land have taken up approximately 25 percent of the carbon dioxide that humans have put into the atmosphere. The amount of carbon that plants take up varies greatly from year to year, but in general, the world’s plants have increased the amount of carbon dioxide they absorb since 1960. Only some of this increase occurred as a direct result of fossil fuel emissions.
With more atmospheric carbon dioxide available to convert to plant matter in photosynthesis, plants were able to grow more. This increased growth is referred to as carbon fertilization. Models predict that plants might grow anywhere from 12 to 76 percent more if atmospheric carbon dioxide is doubled, as long as nothing else, like water shortages, limits their growth. However, scientists don’t know how much carbon dioxide is increasing plant growth in the real world, because plants need more than carbon dioxide to grow.
Plants also need water, sunlight, and nutrients, especially nitrogen. If a plant doesn’t have one of these things, it won’t grow regardless of how abundant the other necessities are. There is a limit to how much carbon plants can take out of the atmosphere, and that limit varies from region to region. So far, it appears that carbon dioxide fertilization increases plant growth until the plant reaches a limit in the amount of water or nitrogen available.
Some of the changes in carbon absorption are the result of land use decisions. Agriculture has become much more intensive, so we can grow more food on less land. In high and mid-latitudes, abandoned farmland is reverting to forest, and these forests store much more carbon, both in wood and soil, than crops would. In many places, we prevent plant carbon from entering the atmosphere by extinguishing wildfires. This allows woody material (which stores carbon) to build up. All of these land use decisions are helping plants absorb human-released carbon in the Northern Hemisphere.
Changes in land cover—forests converted to fields and fields converted to forests—have a corresponding effect on the carbon cycle. In some Northern Hemisphere countries, many farms were abandoned in the early 20th century and the land reverted to forest. As a result, carbon was drawn out of the atmosphere and stored in trees on land. ( Photograph ©2007 Husein Kadribegic. )
In the tropics, however, forests are being removed, often through fire, and this releases carbon dioxide. As of 2008, deforestation accounted for about 12 percent of all human carbon dioxide emissions.
The biggest changes in the land carbon cycle are likely to come because of climate change. Carbon dioxide increases temperatures, extending the growing season and increasing humidity. Both factors have led to some additional plant growth. However, warmer temperatures also stress plants. With a longer, warmer growing season, plants need more water to survive. Scientists are already seeing evidence that plants in the Northern Hemisphere slow their growth in the summer because of warm temperatures and water shortages.
Dry, water-stressed plants are also more susceptible to fire and insects when growing seasons become longer. In the far north, where an increase in temperature has the greatest impact, the forests have already started to burn more, releasing carbon from the plants and the soil into the atmosphere. Tropical forests may also be extremely susceptible to drying. With less water, tropical trees slow their growth and take up less carbon, or die and release their stored carbon to the atmosphere.
The warming caused by rising greenhouse gases may also “bake” the soil, accelerating the rate at which carbon seeps out in some places. This is of particular concern in the far north, where frozen soil—permafrost—is thawing. Permafrost contains rich deposits of carbon from plant matter that has accumulated for thousands of years because the cold slows decay. When the soil warms, the organic matter decays and carbon—in the form of methane and carbon dioxide—seeps into the atmosphere.
Current research estimates that permafrost in the Northern Hemisphere holds 1,672 billion tons (Petagrams) of organic carbon. If just 10 percent of this permafrost were to thaw, it could release enough extra carbon dioxide to the atmosphere to raise temperatures an additional 0.7 degrees Celsius (1.3 degrees Fahrenheit) by 2100.
Many of the questions scientists still need to answer about the carbon cycle revolve around how it is changing. The atmosphere now contains more carbon than at any time in at least two million years. Each reservoir of the cycle will change as this carbon makes its way through the cycle.
What will those changes look like? What will happen to plants as temperatures increase and climate changes? Will they remove more carbon from the atmosphere than they put back? Will they become less productive? How much extra carbon will melting permafrost put into the atmosphere, and how much will that amplify warming? Will ocean circulation or warming change the rate at which the ocean takes up carbon? Will ocean life become less productive? How much will the ocean acidify, and what effects will that have?
Time series of satellite data, like the imagery available from the Landsat satellites, allow scientists to monitor changes in forest cover. Deforestation can release carbon dioxide into the atmosphere, while forest regrowth removes CO 2 . This pair of false-color images shows clear cutting and forest regrowth between 1984 and 2010 in Washington State, northeast of Mount Rainier. Dark green corresponds to mature forests, red indicates bare ground or dead plant material (freshly cut areas), and light green indicates relatively new growth. (NASA image by Robert Simmon, using Landsat data from the USGS Global Visualization Viewer. )
NASA’s role in answering these questions is to provide global satellite observations and related field observations. As of early 2011, two types of satellite instruments were collecting information relevant to the carbon cycle.
The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) instruments, flying on NASA’s Terra and Aqua satellites, measure the amount of carbon plants and phytoplankton turn into matter as they grow, a measurement called net primary productivity. The MODIS sensors also measure how many fires occur and where they burn.
Two Landsat satellites provide a detailed view of ocean reefs, what is growing on land, and how land cover is changing. It is possible to see the growth of a city or a transformation from forest to farm. This information is crucial because land use accounts for one-third of all human carbon emissions.
Future NASA satellites will continue these observations, and also measure carbon dioxide and methane in the atmosphere and vegetation height and structure.
All of these measurements will help us see how the global carbon cycle is changing through time. They will help us gauge the impact we are having on the carbon cycle by releasing carbon into the atmosphere or finding ways to store it elsewhere. They will show us how our changing climate is altering the carbon cycle, and how the changing carbon cycle is altering our climate.
Most of us, however, will observe changes in the carbon cycle in a more personal way. For us, the carbon cycle is the food we eat, the electricity in our homes, the gas in our cars, and the weather over our heads. We are a part of the carbon cycle, and so our decisions about how we live ripple across the cycle. Likewise, changes in the carbon cycle will impact the way we live. As each of us come to understand our role in the carbon cycle, the knowledge empowers us to control our personal impact and to understand the changes we are seeing in the world around us.
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How does pH data provide evidence of the chemical reactions that cycle carbon through water, air, land, and life forms? In this investigation, students use pH sensors to indirectly track the movement of carbon through the biosphere and hydrosphere in miniature aquatic ecosystems. This investigation provides an opportunity to incorporate Earth Science, Chemistry, and Biology concepts while collecting and interpreting pH data.
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Part of the book series: Chemie – Entdecken und verstehen ((CHEENVER))
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Als Einstieg in Chemie wird, nur mit Experimenten, eine Antwort auf die Frage: „Was ist Feuer?“ gesucht. Da man in Innenräumen kein Lagerfeuer entzünden kann, werden Flammen von Kerzen und Gasbrennern untersucht.Dabei stehen die folgenden Fragen im Mittelpunkt:
Wie sieht eine Kerzenflamme aus?
Was brennt in der Kerzenflamme?
Woraus bestehen die Flammenzonen?
Was passiert bei der Verbrennung von Kerzenwachs?
Durch zahlreiche chemische Experimente gelingt es, diese Fragen zu beantworten. Die Versuche machen zugleich deutlich, dass chemische Reaktionen magische Vorgänge sind, die alle eine Gemeinsamkeit aufweisen. Es geht in diesem Kapitel jedoch nicht nur darum, chemisches Fachwissen zugänglich zu machen. Der Forschungsprozess offenbart zugleich, dass man die grundlegenden Fragen nicht mit Experimenten lösen kann - man muss sich zu deren Beantwortung etwas ausdenken. Auf andere Weise kommt man bei der Erforschung der Natur nicht voran.
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Annaud J-J (1981) Am Anfang war das Feuer (Originaltitel: La Guerre du feu). Film, Kanada, Frankreich, USA
Google Scholar
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Halle, Deutschland
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Correspondence to Ralf Geiß .
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Geiß, R. (2017). Was ist Feuer?. In: Die Verwandlung der Stoffe. Chemie – Entdecken und verstehen. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-54708-3_2
DOI : https://doi.org/10.1007/978-3-662-54708-3_2
Published : 28 November 2017
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Kohlenwasserstoffe sind unpolar . Zwischen den Molekülen entstehen Van-der-Waals-Wechselwirkungen .
Je länger die Kohlenstoffkette ist, desto größer sind die Van-der-Waals-Kräfte und daher steigen die Schmelz- und Siedetemperaturen .
Für die Alkane gilt bei 20 °C:
Verzweigte Kohlenwasserstoffe haben tiefere Schmelz- und Siedetemperaturen , da die Van-der-Waals-Kräfte hier nicht mehr so stark sind.
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