Arbeitsblatt: Reinstoffe gewinnen

Gewinnung von Reinstoffen. Stoffe, die nicht mit anderen vermischt sind, nennt man . In unserer Umwelt begegnen uns aber meist. Dazu zählen auch unsere Speisen, Getränke und Genussmittel. Wir empfinden sie sogar als besonders wohlschmeckend, wenn sie eine Vielzahl verschiedener Stoffe enthalten. In Erdbeeren hat man 250 verschiedene Aromastoffe nachgewiesen, in Wein sogar über 300. Stoffgemische werden für verschiedene Zwecke in grosser Zahl besonders zusammengestellt. Backpulver, Brausepulver, Waschmittel und Arzneien sind bekannte Beispiele aus dem Alltag. Selbst sind oft noch mit geringen Mengen von Fremdstoffen verunreinigt. Es ist eine wichtige Aufgabe der Chemie, . Dazu werden verschiedene Verfahren angewandt, bei denen zur Trennung die genutzt werden. In den folgenden Versuchen soll ein Gemisch aus Kochsalz (Traubenzucker) und Stärke getrennt werden. Versuch 1: Betrachte Kochsalz und Stärke mit dem Mikroskop. Stelle eine Mischung aus Kochsalz und Stärke her. Betrachte nun auch das Gemisch mit dem Mikroskop. Zeichne und beschreibe das Gemisch. Kochsalz und Stärke sind in der Form voneinander zu unterscheiden. Das aus Kochsalz und Stärke lässt sich auf verschiedene Weise trennen. So wäre es theoretisch möglich, unter dem Mikroskop die Stärke herauszulesen. Sicher eine unsinnig aufwendige Arbeit! In der Chemie arbeitet man mit Verfahren, die wirtschaftlicher sind. Einige davon werden in den nachfolgenden Versuchen angewendet. Zur Trennung von Kochsalz und Stärke soll zunächst die herangezogen werden. -1- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi Versuch 2: Fülle ein Reagenzglas halb mit Wasser und gib ein Gemisch aus Kochsalz und Stärke hinzu. Rühre das Gemisch um. Beschreibe! . . Die Kochsalz löst sich in Wasser, die Stärke nicht. Statt des Gemisches aus zwei festen Stoffen liegt jetzt ein Gemisch vor, das aus einer - besteht. Damit ist der erste Schritt zur Wiedergewinnung der Reinstoffe getan. Mischungen aus festen Stoffen und Flüssigkeiten nennt man (Suspension). In ihr setzen sich die festen Bestandteile meistens nach Iängerem Stehen ab: (Sediment). Durch kann dieser Vorgang beschleunigt werden. Versuch 3: Filtriere das Gemisch aus Kochsalzlösung und Stärke (Versuch 2). Verwende dazu eine Versuchsanordnung, wie sie im Bild dargestellt ist. Im Filter bleibt zurück, läuft ungehindert hindurch. Beim erhält man den unlöslichen -2- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi Stoff als, der gelöste Stoff befindet sich im Der Reinstoff Stärke ist nun abgetrennt. Jetzt soll die Kochsalz aus der Lösung zurückgewonnen werden. Versuch 4: Gib einen Teil der Salzlösung in ein Reagenzglas, gib Siedesteine dazu und erwärme sie so, dass das Wässer verdampft. Im Reagenzglas bilden sich Salzkristalle. Auf diese Weise gewinnt man durch den gelösten Feststoff zurück, in diesem Fall den Reinstoff Kochsalz. Die ist ein besonderes Verfahren zur Trennung kleiner Mengen von Stoffgemischen. Sie wurde zum ersten Mal zur Trennung von Pflanzenfarbstoffen angewandt. Heute wird dieses Verfahren in der Chemie und Biologie viel angewendet. Versuch 5: Durchbohre ein rechteckiges Stück Löschblatt am schmalen Rand und schiebe in das Loch ein Löschblattröllchen. Setze nebendran einen Strich mit wasserlöslichem Filzstift (am besten schwarz, grün, braun). Lege das Löschpapier mit dem Röhrchen nun so auf ein mit Wasser gefülltes Gefäss, dass das Röllchen ins Wasser taucht. Warte einige Zeit und beobachte, was passsiert. Auf dem Papier bilden sich Farbzonen. Das entstandene zeigt die verschiedenen aus denen die Filzstiftfarbe gemischt ist. Chromatogramm (Ausgangsfarbe: Bei der Chromatographie wird eine Stoffmischung zunächst gelöst. Im durchgeführten Versuch ist Wasser das Lösungsmittel, das durch das Röllchen aus Filterpapier aufsteigt. -3- Die Bestandteile der Farbstoffmischung UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc werden vorn Wasser K. Bertschi (die kleineren Partikel fliessen weiter) und dadurch auf dem Filterpapier Die ist ein Trennverfahren, das oft im täglichen Leben angewendet wird, zum Beispiel wenn wir Kaffee oder Tee zubereiten. Versuch 6: Hänge in ein Becherglas mit heissem Wasser einen Teebeutel. Beobachte! Das heisse Wasser färbt sich. Um den Teebeutel herum bilden sich braune Schlieren. Aus den getrockneten Teeblättern werden mit heissem Wasser die Aromastoffe (extrahiert). Während die Aromastoffe in Lösung gehen, bleiben die Bestandteile zurück. Das Extrahieren wendet die chemische Industrie in grossem Umfang an. So wird z. B. bei der das Pflanzenfett mit organischen aus fetthaltigen Samen herausgelöst. Eine Extraktion findet auch beim Entfernen von Flecken statt. Überlege mit welchem Trennverfahren man Sand und Kochsalz trennen kann. Überlege, nach welchen Trennverfahren man Schwefel- und Eisenpulver trennen könnte. Verschmutzte Kleidung wird oft chemisch gereinigt. Beschreibe, mit welchen Verfahren ein Fettfleck entfernt werden kann. Versuch 7: Baue eine Destillationseinrichtung. Destilliere Alkohol aus dem Wein heraus. Zeichne deine Destillationseinrichtung und beschreibe den Vorgang. Material: Glas mit Deckel, Gummischlauchstück, Glasrohre (zum Biegen), Reagenzglas. -4- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gewinnung von Reinstoffen. Stoffe, die nicht mit anderen vermischt sind, nennt man Reinstoffe. In unserer Umwelt begegnen uns aber meist Stoffgemische. Dazu zählen auch unsere Speisen, Getränke und Genussmittel. Wir empfinden sie sogar als besonders -5- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi wohlschmeckend, wenn sie eine Vielzahl verschiedener Stoffe enthalten. In Erdbeeren hat man 250 verschiedene Aromastoffe nachgewiesen, in Wein sogar über 300. Stoffgemische werden für verschiedene Zwecke in grosser Zahl besonders zusammengestellt. Backpulver, Brausepulver, Waschmittel und Arzneien sind bekannte Beispiele aus dem Alltag. Selbst chemisch reine Stoffe sind oft noch mit geringen Mengen von Fremdstoffen verunreinigt. Es ist eine wichtige Aufgabe der Chemie, Stoffgemische zu trennen, um Reinstoffe zu erhalten Dazu werden verschiedene Verfahren angewandt, bei denen zur Trennung die unterschiedlichen Eigenschaften der Reinstoffe genutzt werden. In den folgenden Versuchen soll ein Gemisch aus Kochsalz (Traubenzucker) und Stärke getrennt werden. Versuch 1: Betrachte Kochsalz und Stärke mit dem Mikroskop. Stelle eine Mischung aus Kochsalz und Stärke her. Betrachte nun auch das Gemisch mit dem Mikroskop. Zeichne und beschreibe das Gemisch. Kochsalz und Stärke sind in der Form voneinander zu unterscheiden. Das Gemenge aus Kochsalz und Stärke lässt sich auf verschiedene Weise trennen. So wäre es theoretisch möglich, unter dem Mikroskop die Stärke herauszulesen. Sicher eine unsinnig aufwendige Arbeit! In der Chemie arbeitet man mit Verfahren, die wirtschaftlicher sind. Einige davon werden in den nachfolgenden Versuchen angewendet. Zur Trennung von Kochsalz und Stärke soll zunächst die unterschiedliche Löslichkeit herangezogen werden. -6- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi Versuch 2: Fülle ein Reagenzglas halb mit Wasser und gib ein Gemisch aus Kochsalz und Stärke hinzu. Rühre das Gemisch um. Beschreibe! . . Das Kochsalz löst sich in Wasser, die Stärke nicht. Statt des Gemisches aus zwei festen Stoffen liegt jetzt ein Gemisch vor, das aus einer Salzlösung und Stärke besteht. Damit ist der erste Schritt zur Wiedergewinnung der Reinstoffe getan. Mischungen aus festen Stoffen und Flüssigkeiten nennt man Aufschlämmung (Suspension). In ihr setzen sich die festen Bestandteile meistens nach Iängerem Stehen ab Bodensatz (Sediment). Durch Zentrifugieren kann dieser Vorgang beschleunigt werden. Versuch 3: Filtriere das Gemisch aus Salzlösunglösung und Stärke (Versuch 2). Verwende dazu eine Versuchsanordnung, wie sie im Bild dargestellt ist. Im Filter bleibt die Stärke zurück, die Salzlösung läuft ungehindert hindurch. Beim Filtrieren erhält man den unlöslichen Stoff als Rückstand, der gelöste Stoff befindet sich im Filtrat. -7- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi Der Reinstoff Stärke ist nun abgetrennt. Jetzt soll das Kochsalz aus der Lösung zurückgewonnen werden. Versuch 4: Gib einen Teil der Salzlösung in ein Reagenzglas, gib Siedesteine dazu und erwärme sie so, dass das Wässer verdampft. Im Reagenzglas bilden sich Salzkristalle. Auf diese Weise gewinnt man durch Eindampfen der Lösung den gelösten Feststoff zurück, in diesem Fall den Reinstoff Kochsalz. Die Chromatographie ist ein besonderes Verfahren zur Trennung kleiner Mengen von Stoffgemischen. Sie wurde zum ersten Mal zur Trennung von Pflanzenfarbstoffen angewandt. Heute wird dieses Verfahren in der Chemie und Biologie viel angewendet. Versuch 5: Durchbohre ein rechteckiges Stück Löschblatt am schmalen Rand und schiebe in das Loch ein Löschblattröllchen. Setze nebendran einen Strich mit wasserlöslichem Filzstift (am besten schwarz, grün, braun). Lege das Löschpapier mit dem Röhrchen nun so auf ein mit Wasser gefülltes Gefäss, dass das Röllchen ins Wasser taucht. Warte einige Zeit und beobachte, was passsiert. Auf dem Papier bilden sich Farbzonen. Das entstandene Chromatogramm zeigt die verschiedenen Einzelfarbstoffe, aus denen die Filzstiftfarbe gemischt ist. Chromatogramm Ausgangsfarbe: z.b. schwarz Bei der Chromatographie wird eine Stoffmischung zunächst gelöst. Im durchgeführten Versuch ist Wasser das Lösungsmittel, das durch das Röllchen aus Filterpapier aufsteigt. Die Bestandteile der Farbstoffmischung werden vorn Wasser unterschiedlich weit transportiert (die kleineren Partikel fliessen weiter) und dadurch auf dem Filterpapier getrennt. -8- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi Die Extraktion ist ein Trennverfahren, das oft im täglichen Leben angewendet wird, zum Beispiel wenn wir Kaffee oder Tee zubereiten. Versuch 6: Hänge in ein Becherglas mit heissem Wasser einen Teebeutel. Beobachte! Das heisse Wasser färbt sich. Um den Teebeutel herum bilden sich braune Schlieren. Aus den getrockneten Teeblättern werden mit heissem Wasser die Aromastoffe herausgelöst (extrahiert). Während die Aromastoffe in Lösung gehen, bleiben die unlöslichen Bestandteile zurück. Das Extrahieren wendet die chemische Industrie in grossem Umfang an. So wird z. B. bei der Margarineherstellung das Pflanzenfett mit organischen Lösungsmitteln aus fetthaltigen Samen herausgelöst. Eine Extraktion findet auch beim Entfernen von Flecken statt. Überlege mit welchem Trennverfahren man Sand und Kochsalz trennen kann. Überlege, nach welchen Trennverfahren man Schwefel- und Eisenpulver trennen könnte. Verschmutzte Kleidung wird oft chemisch gereinigt. Beschreibe, mit welchen Verfahren ein Fettfleck entfernt werden kann. Versuch 7: Baue eine Destillationseinrichtung. Destilliere Alkohol aus dem Wein heraus. Zeichne deine Destillationseinrichtung und beschreibe den Vorgang. Eigene Texte und Zeichnungen! -9- UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi NMM Kurz-Test „Gewinnen von Reinstoffen Name: 1. Beim Filtrieren bleibt der . im Filter und das läuft durch. 2. Chromatogaphieren von Filzsiftfarbe – beschreibe den Vorgang möglichst genau: . . . . . 3. Welche weiteren Trenn-Verfahren sind einzusetzen um folgendes zu „trennen (Du kannst es auch beschreiben, wenn du die Fachausdrücke nicht mehr kennst) Salz aus Salzwasser . einen Fettfleck in der chemischen Reinigung aus dem Gewebe . bei der Margarineherstellung das Pflanzenfett aus den fetthaltigen Samen . Teearoma und Farbstoffe aus den Teeblättern . Alkohol aus dem Wein . 4. Wie kann man die Sedimentation beschleunigen? . . 5. Was bezeichnet man als Gemisch? . Was bezeichnet man als Aufschlämmung? . 10 UMT_CH_7_081866_Reinstoffe-gewinnen.doc K. Bertschi