Kurze Fragen - Kurze Antworten
Aus dem E-Mail-Korb von Professor Blume

E-Mail-Gruppe 181
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F: Mir ist beim Durchstöbern von "Prof. Blumes Medienangebot" zum Thema Ascorbinsäure ein Experiment mit dem Titel "Berliner Blau-Probe zum Nachweis von Ascorbinsäure im Mehl" aufgefallen. Dabei heißt es wörtlich:

A Demonstration des Tests
In einem Reagenzglas mischt man gleiche Volumina der Lösungen von rotem Blutlaugensalz und von Eisen(III)-chlorid. Zu dieser Mischung tropft man ganz wenig Ascorbinsäurelösung.
Ergebnis
Die Lösung färbt sich blau.

Rotes Blutlaugensalz dient meines Wissens nach dem Nachweis von Eisenionen. Das Ergebnis des Zusammenfügens von rotem Blutlaugensalz und Eisen(III)-chlorid müsste eine Blaufärbung sein (eben Berliner-Blau). Das ist unabhängig von Ascorbinsäure-Zugabe.
Sie zeigen außerdem das Bild eines Reagenzglases mit gelber Flüssigkeit und schreiben: "Reagenzglas 1: Mischung der Lösungen von rotem Blutlaugensalz und von Eisen(III)-chlorid"
Genau diese Mischung färbt sich dann doch blau, nicht gelb. Ich bitte Sie, dies zu überprüfen.


A: Sie stellen mit Ihrer Mail den klassischen Bäcker-Test zur Überprüfung der Mehlqualität in Frage... Nun aber Spaß beiseite.
Sie liegen mit Ihrem Korrekturvorschlag nicht richtig. Rotes Blutlaugensalz (also Hexacyanoferrat(III)) bildet nur mit Eisen(II) Berliner Blau.

3 Fe2+ + 2 K3[FeIII(CN)6] ———> FeII3[FeIII(CN)6]2 + 6 K+

Mit Eisen(III) findet diese Reaktion nicht statt. Deshalb bleibt die Lösung in dem von Ihnen angeführten Reagenzglas gelb. Das ist ja gerade der Trick bei diesem Nachweis: Mit Ascorbinsäure erzeugt man durch Reduktion von Eisen(III) erst einmal Eisen(II), und die Blaufärbung tritt ein. Somit handelt es sich hier um ein Beispiel für einen indirekten Nachweis der Ascorbinsäure!

Dennoch Danke. Denn wir brauchen Hinweise auf mögliche und reale Fehler, denn man übersieht bei der Bildschirmarbeit gern mal etwas...


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F: Im Versuch "Nachweis von Zucker in Lebensmitteln" verwenden Sie Teststreifen aus der Apotheke. Ich habe verzweifelt versucht diese zu erwerben. Die Apotheken haben jedoch nur Teststreifen, mit denen man Glucose im Urin nachweisen kann. Es wäre sehr freundlich von Ihnen, wenn Sie mir sagen könnten, um welche Teststreifen es sich genau handelt.


A: Es ist immer gut, wenn Sie bei Nachfragen auch die URL der betreffenden Webseite angeben. Der von Ihnen erwähnte Versuch ist mir aus unserem Angebot nicht bekannt, wohl aber Entsprechendes zu Glucose und Fructose. Sie schreiben in Ihrer Frage einmal von Zuckernachweis, dann von Glucosenachweis. Das irritiert. Denn Glucose ist zwar ein Zucker, aber Zucker ist nicht gleich Glucose. Ich gehe davon aus, dass Sie beide Male Glucose meinen.

Es handelt sich bei den Glucosticks um einen Enzymtest. Enzyme sind substratspezifisch, das heißt, sie fischen sich Glucose aus jedem Medium heraus und oxidieren sie, egal, ob sie nun im Blut, Harn oder Obstsaft zu finden ist. Grenzen gibt es nur da, wo eventuell eine Eigenfarbe der Lösung den Test stören könnte. Da die Ingredenzien in einer Folie auf den Sticks verbleiben und das Testergebnis nicht in der Lösung abzulesen ist, ist Letzteres nur selten der Fall. Also: Kaufen Sie die Glucosticks und setzen Sie diese nach Vorschrift ein. Am besten testen Sie es zuvor mit den Schülern mit Glucoselösungen, die Sie selber herstellen.


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F: Jetzt beginnt wieder die Glühwein-Saison. Wie viele Kalorien hat denn so das leckere Gesöff?


A: Mir liegt die Zahl einer bekannten Nürnberger Marke vor: Der Inhalt einer Flasche entspricht ziemlich genau 1000 kcal. Anderthalb Flaschen decken somit Ihren täglichen Energiebedarf.


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F: Wie stellt man knitterfreie Wäsche her?


A: Meines Wissen nach, indem man die Fasern aus Baumwolle oder Wolle mit Formaldehyd quervernetzt.


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F: Meine Frage dreht sich um Das Redoxsystem der Leclanche Battrie.
Auf Ihrem Bildungsserver (/dc2/tip/leclanch.htm) steht folgende Redox-Gleichung für die "Primärreaktion" der Leclanche Batterie:

Oxidation:Zn -> Zn2+ + 2e-
Reduktion:2H+ + 2e- ->H2
Redoxreaktion: Zn + 2H+ -> Zn2+ + 2e-

Ich habe mich Aufgrund eines Referats, welches ich anzufertigen hatte, genauer mit diesem Thema auseinander gesetzt, und auch andere Websites besucht, auf denen die Reaktion in einer etwas anderen Form dargestellt wird.
Auf verschieden anderen Seiten wird nicht Wasserstoff als an der Hauptreaktion beteiligtes Element genannt, sondern Mangan, was für mich auf den ersten Blick auch einleuchtender scheint, da sich die Oxidationszahl von Wasserstoff im Lauf der gesamten Reaktion nicht ändert. Die Oxidationszahl von Mangan hingegen verändert sich hingegen von +VI auf +III.
Meine Frage ist nun welche Reaktionsgleichung richtig ist, oder ob ich Ihre Reaktionsgleichung einfach nur nicht richtig verstanden habe und evtl. einen Aspekt außer Acht gelassen habe.


A: Gleich vorneweg: Meine Gleichungen beschreiben letztlich nur den eigentlichen Spannung aufbauenden Primärvorgang des Leclanché-Elements (und nur der ist für Schüler wichtig), die anderen Autoren beziehen die für den Bau und Betrieb des Elements notwendigen, technischen Folgereaktionen mit ein.

Die für den Aufbau des Potentials notwendige Primärreaktion ist, dass sich Zink in Säuren zersetzt und dabei Wasserstoff bildet.

Zn + 2 H+ ———> Zn2+ + H2 + Energie

Das ist letztlich eine Elektronenübertragungsreaktion. Die dabei freiwerdende Energie allein reicht schon aus, um eine Batterie zu betreiben. Dazu muss man Oxidation und die Reduktion an getrennten Orten ablaufen lassen. Der Elektronenfluss erfolgt über einen äußeren Leiter und kann zur Arbeitsleistung herangezogen werden. Solche Elemente sind zum Beispiel das Volta-Element oder das Leclanché-Trockenelement. (Zu beiden haben wir zur Vertiefung im Bereich Elektrochemie Webseiten.)

In der praktischen Umsetzung des Trockenelements gab es bald Probleme: Auf Grund der Wasserstoffentwicklung platzten die verschlossenen Batterien wegen des sich aufbauenden Wasserstoffgas-Drucks.
Hinzu kam noch etwas anderes: Die Zinkelektrode gibt Elektronen an den Kohlestab ab, wo die Wasserstoff-Ionen zu Wasserstoff reduziert werden. Das geht kurzfristig ganz gut. Dann aber überzieht sich der Kohlestab mit Wasserstoffgas und verhindert so den Zutritt von weiteren Wasserstoff-Ionen. Die Folge ist: Es baut sich zwar eine Batteriespannung von etwa 1 Volt auf, aber es fließt kein Strom. Das galvanische Element stellt seine Arbeit ein. Man sagt, dass die Kohle-Elektrode polarisiert worden ist. Um diese hemmende Polarisation ("Überspannung") zu überwinden und um den Stromfluss zu gewährleisten, benötigen wir einen Hilfsstoff, den Depolarisator. Das ist ein Stoff, der diese Art von Selbst-Aufladung durch chemische Reaktionen abbaut.

Im Voltaelement benutzt man als Depolarisator Kupfer. Das ist ein klassischer Katalysator, der stofflich nicht verändert wird.

Beim Leclanché-Element spielt Mangandioxid MnO2 die Rolle des Depolarisators, ohne allerdings Katalysator zu sein. Denn Mangandioxid (dessen Oxidationszahl ist +IV und nicht wie du schreibst +VI) reagiert mit dem Wasserstoff und bildet Mn(III)-Verbindungen sowie Wasser.

2 MnO2 + H2 ———> Mn2O3 + H2O

Im Wasser hat Wasserstoff die gleiche Oxidationszahl (+I) wie das Wasserstoff-Ion, wie du richtig gemerkt hast.
Damit das auch immer richtig abläuft, hat man das Mangandioxid um die Kohleelektrode angeordnet.

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Letzte Überarbeitung: 17. Februar 2008, Dagmar Wiechoczek