Lernzirkel Alkane

Lernzirkel Alkane
Station 1: Das Reaktionsverhalten von Paraffin
Alkane sind besonders reaktionsträge Verbindungen. Dies wurde schon im 19.Jhd.
erkannt und trug ihnen den Namen Paraffine ein. (lat. parum = wenig + affinis =
verwandt, beteiligt) Wird festes Paraffin mit konzentrierten Säuren versetzt, bleibt
eine Reaktion aus. Zum Vergleich werden Proben anderer organischer oder
anorganischer Stoffe mit diesen Säuren behandelt.
Geräte und Chemikalien:
Festes Paraffin, Kristallzucker (Saccharose), Kupfer, konz. Schwefelsäure, konz.
Salpetersäure. Als Testsubstanz können ggf. auch Späne einer weißen Paraffin-Kerze
verwendet werden.
Reagenzgläser oder Bechergläser.
Durchführung:
In zwei trockenen Reagenzgläsern je eine Probe festes Paraffin und Zucker mit
konzentrierter Schwefelsäure versetzen. Zu einer weiteren Probe Paraffin bzw.
einigen Kupferspänen wird konzentrierte Salpetersäure gegeben. Mit Kupfer tritt eine
heftige Reaktion ein, wobei nitrose Gase entstehen. (Abzug!) Das Paraffin wird auch
von Salpetersäure nicht angegriffen.
Gefahren:
Schwefelsäure und Salpetersäure sind stark ätzend. Bei der zweiten Reaktion
entstehen giftige Stickstoffoxide. Der Versuch sollte daher im Abzug durchgeführt
werden.
Entsorgung:
Die Rückstände aus Versuch 1 neutralisieren und zum Hausmüll geben, die
neutralisierte kupferhaltige Lösung aus Versuch 2 kommt zum Schwermetall-Abfall.
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Station 2: Die Löslichkeit verschiedener Alkane
Material: Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Spatel, Pipetten, Stopfen
Chemikalien:
Hexan, Heptan, Octan, Paraffin, Benzin, Wasser
Durchführung:
Gib in je ein Reagenzglas zu 5 ml Wasser bzw. 5 ml Benzin etwas Alkan (einige
Tropfen bzw. eine Spatelspitze). Verschließe das Reagenzglas mit einem Stopfen,
schüttele und bestimme die Löslichkeit.
Finde eine Erklärung für das Löslichkeitsverhalten der Alkane und protokolliere.
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Station 3: Brennbarkeit verschiedener Alkane
Material: Lineal, Holzspan, Porzellanschale,
Chemikalien: Hexan, Octan, Paraffinöl, festes Paraffin
An dieser Station bestimmt ihr mit Hilfe eines Lineals und eines brennenden
Holzspans ab welcher Entfernung zum Holzspan die Alkane Feuer fangen. Ordne die
getesteten Alkane nach Entflammbarkeit (weitester Abstand zuerst)! Protokolliere die
Ergebnisse.
Durchführung:
In die Porzellanschale kommt das zu testende Alkan, von oben nähert ihr euch der
Porzellanschale mit einem brennenden Span und bestimmt den Abstand des
Holzspans zur Porzellanschale in dem Moment wo das Alkan zu brennen beginnt.
Parallel dazu gebt ihr eine Rangfolge des Rußverhaltens der vier getesteten Alkane
an. (Bitte das Feuer löschen bevor die Porzellanschale zu stark verrußt ist!)
Findet eine Erklärung für das Verhalten der Alkane, wenn man sich diesen mit einer
offenen Flamme nähert, protokolliere.
-3-
Station 4: Siedepunkt und Schmelzpunkt bei Alkanen
Betrachte die Grafik der Siedepunkte und Schmelzpunkte. Versuche zu erklären,
warum bereits ab einer Kohlenstoffkette von 5 C’s (Pentan) die Alkane flüssig sind?
Hierzu hilft ein Blick ins Buch Chemie heute SI S 270. Welche Kräfte spielen hier eine
besondere Rolle? Notiere dir das Wesentliche ins Heft.
Schmelzpunkte-Siedepunkte Diagramm
300
Temperatur (Celsius)
250
200
Tridecan
Dodecan
Undecan
Decan
150
Nonan
100
Octan
Heptan
50
0
-150
-200
Sdp
Pentan
Butan
-50
-100
Smp
Hexan
Tridecan
Dodecan
DecanUndecan
Propan
Octan Nonan
Ethan
Methan
Hexan Heptan
Butan Pentan
Methan Ethan Propan
-250
Alkan
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Station 5: Vergleich des Fließverhaltens von Alkanen
Material: 3 Büretten
Chemikalien: Hexan, Octan, Paraffinöl
Durchführung: Befülle die Büretten bis zur 20 ml Marke, öffne den Hahn und miss die
Zeit, bis die Bürette vollständig leer gelaufen ist.
Aufgabe:
Begründe die unterschiedlichen Auslaufzeiten der Alkane beim
Viskositätsvergleich.
Notiere dir deine Beobachtungen und Schlussfolgerungen ins Heft.
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Station 6: Alkane als Lösungsmittel
Material:
Stopfen, Reagenzgläser, Heptan (F, Xn, N)
Zu lösende Stoffe, Speisefett, Kerzenwachs, Natriumchlorid, Iod (Xn),
Sudanrot, Methylenblau (Xn)
Durchführung:
1.
2.
3.
Gib in sechs Reagenzgläser kleine Proben der zu lösenden Stoffe und füge
jeweils 3 ml Heptan hinzu.
Verschließe die Reagenzgläser und schüttle kräftig.
Gib zu den gefärbten Lösungen etwa gleich viel Wasser und schüttle erneut.
Aufgabe:
1. Welche Stoffe lösen sich in Heptan?
2. Warum unterscheiden sich Natriumchlorid und Iod so stark in ihrer Löslichkeit
in Heptan und Wasser?
3. Gib für Deine Beobachtung eine Erklärung!
Notiere dir deine Beobachtungen und Schlussfolgerungen ins Heft.
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Station 7: Reaktionen der Alkane mit Halogenen
Material:
Erlenmeyer (300 ml), Tageslichtprojektor, Pipette
Chemikalien: Bromwasser (Xi, giftig beim Einatmen), Heptan
Durchführung: Befülle den Erlenmeyerkolben mit Heptan (20 ml) und füge 1 Pipette
Bromwasser hinzu. Anschließend stelle den Reaktionsansatz auf den
Tageslichtprojektor und beobachte.
Aufgaben:
1. Fasse deine Beobachtung zusammen.
2. Überlege was passiert ist, gib Lösungsvorschläge an (siehe Buch S 272-273)
3. Halte ein befeuchtetes Indikatorpapier über die Erlenmeyerkolbenöffnung und
erkläre deine Beobachtung.
Protokolliere ins Heft!
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Station 8: Halogenalkane
Informiere dich im Buch auf der Seite 274 über die Halogenkohlenwasserstoffe zu
deren Eigenschaften, der Verwendung und der Problematik dieser Stoffklasse.
Informiere dich im Buch auf der Seite 272 über die Nomenklatur von Halogenalkanen
und löse die hierzu angegebenen Aufgaben.
Benennung von Halogenalkanen: Wie heißen die unten abgebildeten Moleküle?
H
1.
H
C
H
H
C
H
H
Cl
2.
H
C
H
F
C
H
H
Cl
3.
1.__________________________
2.__________________________
3.__________________________
4.__________________________
Notiere dir das Wesentliche ins Heft.
-8-
H
C
Cl
F
C
H
Br
Cl
4.
H
C
Cl
F
C
Cl
Cl
Station 9: Reaktionen der Alkene
Material:
Erlenmeyer (300 ml), Pipette
Chemikalien: Bromwasser (Xi, giftig beim Einatmen), Hexen oder Cyclohexen
Durchführung: Befülle den Erlenmeyerkolben mit Hexen (20 ml) und füge 1 Pipette
Bromwasser hinzu.
Aufgaben:
1. Fasse deine Beobachtung zusammen.
2. Überlege was passiert ist, gib Lösungsvorschläge an (siehe Buch S 277)
3. Halte ein befeuchtetes Indikatorpapier über die Erlenmeyerkolbenöffnung und
erkläre deine Beobachtung.
4. Ließe sich diese beobachtete Reaktion auch umkehren, wie wird diese dann
genannt?
Protokolliere ins Heft
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