Prof. Blumes Tipp des Monats November 2001 (Tipp-Nr. 53)
Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis
unbedingt beachten.
Der Springbrunnenversuch einmal anders
Zu den chemischen Highlights gehört zweifelsfrei der Springbrunnenversuch. Ein
lösliches Gas wird in einen Rundkolben eingefüllt und über eine Kapillare mit einem
Lösemittel in Kontakt gebracht. Augenblicklich löst sich das Gas, es entsteht im Gefäß
ein Unterdruck. Der äußere Luftdruck treibt das restliche Lösemittel hinein, es entsteht
ein Springbrunnen, über den der Rundkolben aufgefüllt wird.
Beispiele sind Ammoniak/Wasser, Chlorwasserstoff/Wasser sowie Methan/Benzin.
Nun muss dem Schüler erklärt werden, wie das funktioniert. Er muss erst einmal
erkennen, dass im Kolben ein Unterdruck herrscht und der äußere Luftdruck auf dem
System lastet. Denn der treibt schließlich das restliche Lösemittel ins Gefäß.
Wie soll man das zeigen? Schließlich stellt man an die Qualität des Rundkolbens zu
Recht hohe Sicherheitsanforderungen, denn die plötzliche Druckminderung ist so stark,
dass eine Implosion möglich ist. Das verhindert man bekanntlich durch sorgfältige
Auswahl eines sprungfreien Kolbens.
Wir schlagen vor, dass man statt des Rundkolbens in einem zweiten Versuch eine
nicht zu starre Getränkeflasche aus Polyethylenterephthalat (PET) nimmt. Die Flasche
muss natürlich von innen trocken sein. Man füllt das betreffende Gas hinein und baut
die Apparatur wie in Bild 1 gezeigt zusammen. Den Erlenmeyerkolben (1 Liter,
Weithalsform) verschließt man mit einem zweifach durchbohrten Stopfen. Durch die
zweite Öffnung führt man ein Röhrchen, das zum Anblasen der Reaktion dient. In den
Erlenmeyerkolben füllt man Wasser, das mit einem Indikator versetzt ist (z. B.
Phenolphthalein bei Ammoniak bzw. Thymolblau mit etwas Natronlauge bei
Chlorwasserstoffgas). Man achte dabei darauf, dass sich genügend Wasser in der
Vorlage befindet und dass das Saugrohr bis auf den Boden reicht. Zum Anblasen
verwendet man einen Gummiball, der auf dem zweiten Röhrchen sitzt. Durch
das Anblasen steigt das Wasser in der Kapillare hoch und fließt in die PET-Flasche
mit dem Gas. In dem Moment, wo das Wasser Kontakt mit dem Gas bekommt, löst
sich dieses fast vollständig darin, und es setzt der Springbrunnen ein.
Bei Verwendung einer PET-Flasche beginnt diese augenblicklich zu knistern und zu
knacken, bis sie unter dem äußeren Luftdruck fast völlig kollabiert (-> Bild 2).
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Nun kann man auch leicht eine gedankliche Verbindung herstellen zum bekannten
Experiment aus der Physik, der als "barometrischer Versuch" bekannt ist. Man erhitzt
etwas Wasser in einem Blechgefäß bis zum Kochen und verschließt es dann luftdicht.
Beim Abkühlen implodiert das Gefäß, da der Wasserdampf kondensiert und
Unterdruck entsteht und somit dem äußeren Luftdruck nichts entgegenzusetzen hat.
Das kann man auch mit einer geleerten Getränkedose zeigen (->
Tipp des Monats Juni 2000).
Eberhard Rossa und Rüdiger Blume
Weitere Tipps des Monats
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Letzte Überarbeitung: 12. August 2008, Dagmar Wiechoczek
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