7.3 Dipoleigenschaften Aufgabe

Naturwissenschaften - Chemie - Allgemeine Chemie - 7
Chemische Bindung (P7152300)
7.3 Dipoleigenschaften
Experiment von: Phywe
Gedruckt: 11.10.2013 13:14:46
interTESS (Version 13.06 B200, Export 2000)
Aufgabe
Aufgabe
Wie verhalten sich Moleküle in einem elektrischen Feld?
Untersuche das Verhalten von Wasser und Benzin gegenüber einem elektrischen Feld.
Raum für Notizen
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Zusatzinformationen.
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Zusatzinformationen
Lernziele
• Ein Wasserstrahl zeigt in einem elektrischen Feld eine Ablenkung, ein Benzinstrahl
nicht.
• Moleküle bestimmter Verbindungen richten sich im elektrischen Feld aus, da sie
Partialladungen tragen.
Hinweise zu Aufbau und Durchführung
Vorbereitungen
Überprüfen Sie die Hähne der Spritzen auf Durchfluss und Dichtigkeit.
Anmerkungen zu den Schülerversuchen
Verwenden Sie keine kleineren Wannen, da der Ablenkungseffekt relativ stark ist und
Wasser vorbeifließen kann. Achten Sie darauf, dass die Kunststoffstäbe trocken sind,
da andernfalls keine Aufladung erfolgt.
H- und P-Sätze
FAM-Normalbenzin:
H224:
H340:
H350:
H304:
Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.
Kann genetische Defekte verursachen.
Kann Krebs erzeugen.
Kann bei Verschlucken und Eindringen in die Atemwege tödlich
sein.
H411:
Giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
P210:
Vor Hitze schützen.
P241:
Explosionsgeschützte elektrische
Betriebsmittel/Lüftungsanlagen/Beleuchtung/... verwenden.
P280:
Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz
tragen.
P281:
Vorgeschriebene persönliche Schutzausrüstung verwenden.
P301 + P310:
BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt
anrufen.
P303 + P361 + P353:BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Alle beschmutzten, getränkten
Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser
abwaschen/duschen.
P405:
Unter Verschluss aufbewahren.
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Gefahren
• Benzin und Benzindämpfe sind leicht entzündlich. Während des Versuchs alle
offenen Flammen löschen!
• Schutzbrille aufsetzen!
Hinweise
Dipole sind Moleküle, die gerichtete und getrennte elektrische Ladungen enthalten,
wobei die Ladungsschwerpunkte nicht zusammenfallen dürfen. Das Dipolmoment ist
abhängig von der Elektronegativitätsdifferenz und der Struktur der Moleküle. Seine
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Stärke wird in Coulomb · Meter (früher in Debye: 1 D = 3.336 · 10 Cm) gemessen.
Methodische Bemerkungen
Zeigen Sie die Aufladung des Kunststoffstabes mit Hilfe eines Elektroskops oder
anhand der Anziehung von Papierteilchen. Hierzu ist auch Tageslichtschreiber-Folie
gut geeignet.
Die Behandlung von polaren und unpolaren Atombindungen sollte nach der Einführung
des kovalenten Bindungstyps erfolgen. Hierbei ist dann u.a. auch die Abhängigkeit
des Siedepunkts von Bindungstyp und Struktur behandelbar. Diese Aspekte können
dann in der SEK II quantitativ und qualitativ weiter ausgeführt werden.
Entsorgung
Benzin in einem entsprechend gekennzeichneten Behälter sammeln und für ähnliche
Versuche oder als Lösungsmittel wiederverwenden.
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Material
Material aus "TESS advanced Chemie Set Allgemeine Chemie, CH-1" (Bestellnr.
15300-88)
Position Material
Bestellnr. Menge
1
Schutzbrille, farblose Scheiben
39316-00
1
2
Stativstange, Edelstahl, l = 400 mm
02039-00
1
3
Doppelmuffe
02043-00
1
4
Stativfuß, variabel
02001-00
1
5
Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite 37715-00
1
6
Trichter, Oben-d = 60 mm, PP
47318-00
1
7
Wanne, 150 × 150 × 65 mm, Kunststoff
33928-00
1
7
Spritze, 20 ml, LUER, 10 Stück
02591-03
(1)
7
Einweghahn, Luer-Lock
02594-00
1
7
Kanüle, 0.9 × 70 mm, Luer, 20 Stück
02597-04
(1)
8
Polypropylenstab, d = 8 mm, l = 175 mm
13027-07
1
Chemikalien, zusätzliches Material
Position Material
Bestellnr. Menge
FAM-Normalbenzin, 65-95 °C, 1000 ml 31311-70
Papierbogen
Wasser (Leitungswasser)
Für das Experiment benötigte Materialien
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Aufbau
Aufbau
Gefahren
• Benzin und Benzindämpfe sind leicht entzündlich. Während des Versuches alle offenen
Flammen löschen!
• Schutzbrille aufsetzen!
Set-up
Baue das Stativ aus dem Stativfuß und der Stativstange nach Abb. 1 und Abb. 2 auf.
Abb. 1
Abb. 2
Befestige die Doppelmuffe am oberen Ende der Stativstange (Abb. 3) und mache die
Universalklemme an ihr fest (Abb. 4).
Abb. 3
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Abb. 4
Stecke die Spritze mit dem Hahn (Abb. 5) und der Kanüle zusammen (Abb. 6) und befestige
sie an der Universalklemme (Abb. 7).
Abb. 5
Abb. 6
Abb. 7
Stelle die Wanne so unter die Spritze, dass eine auslaufende Flüssigkeit möglichst am Rand
der Wanne in diese fließt (Abb. 8).
Abb. 8
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Durchführung
Durchführung
Ablauf
Fülle über den Trichter die Spritze mit Benzin (Abb. 9). Verschiebe sie nach oben bis die Kanüle
etwa 20 cm über dem Wannenrand befindet. Reibe mit dem Papierbogen kräftig den
Kunststoffstab (Abb. 10).
Abb. 9
Abb. 10
Öffne den Hahn der Spritze soweit, dass ein dünner Flüssigkeitsstrahl in die Wanne ausfließt
(Abb. 11). Führe den Kunststoffstab in die Nähe des ausfließenden Benzins ohne dieses zu
berühren (Abb. 12). Verschließe den Hahn und gib das gesamte Benzin in einen entsprechend
gekennzeichneten Behälter.
Abb. 11
Abb. 12
Reinige die Spritze von Benzinresten, spanne sie wieder im Stativ ein und stelle die Wanne wie
eben unter die Ausflussöffnung. Fülle die Spritze mit Wasser.
Führe den aufgeladenen Kunststoffstab in die Nähe des ausfließenden Wassers ohne dieses
zu berühren.
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Entsorgung
Das Benzin in einen entsprechend gekennzeichneten Behälter sammeln.
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Auswertung
Auswertung
Frage 1:
Notiere Deine Beobachtungen.
a) Benzin:
b) Wasser:
a) Benzin:
Der Benzinstrahl fließt bei Annäherung des Kunststoffstabes ohne irgendwelche
feststellbaren Veränderungen weiter.
b) Wasser:
Bei Annäherung des Kunststoffstabes wird der Wasserstrahl in Richtung des
Kunststoffstabes abgelenkt.
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Fragen und Aufgaben
Fragen und Aufgaben
Frage 1:
Ziehe die Schlussfolgerungen aus Deinen Beobachtungen.
Der Kunststoffstab lädt sich beim Reiben elektrisch auf. Da bei Benzin keine Ablenkung
erfolgt, kann das elektrische Feld des Kunststoffstabes keine Auswirkung auf die
Benzinmoleküle haben.
Da beim Wasser eine Ablenkung erfolgt, muss hier das elektrische Feld auf die
Moleküle einwirken können. Dies ist aber nur möglich, wenn diese Moleküle selbst
Ladungen tragen.
Frage 2:
Welche Konsequenzen für den räumlichen Aufbau des Wassermoleküls ergeben sich hieraus?
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Da Wassermoleküle nach außen ungeladen sind müssen in gleicher Zahl positive und
negative Ladungen auftreten. Diese können sich aber nur dann in einem elektrischen
Feld ausrichten, wenn die Ladungsschwerpunkte nicht zusammenfallen. Die Moleküle
müssen also gewinkelt sein.
Frage 3:
Skizziere die Vorgänge bei der Annäherung des Polypropylenstabes an die Wassermoleküle.
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Abb. 13
Frage 4:
In welche Klassen lassen sich nach dem Ergebnis dieses Versuches Bindungstypen einteilen?
Es existieren polare und unpolare Atombindungen. (Hinzu kommen u.a. noch die
Ionenbindung und die Metallbindung.)
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