Prof. Blumes Tipp des Monats Mai 1999 (Tipp-Nr. 23)


Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.


Spielerei mit Bleioxiden

Mit Schwermetalloxiden kannst du schön experimentieren. Nehmen wir einmal das Bleidioxid PbO2. Dieses tiefbraune Pulver zeigt, wenn du es richtig behandelst, eine Menge Farben und gleicht darin eigentlich den Verbindungen des Chroms, welches seinen Namen schließlich vom giechischen chroma, Farbe erhielt. Der Name Blei klingt dagegen richtig plump, stammt er doch vom lateinischen plumbum. Wenn du seine Oxide aber richtig behandelst, kannst du rasch das Herz deines Chemielehrers erobern - auch wenn er nicht national gesinnt ist!

Der wissenschaftliche Hintergrund: Es gibt im Wesentlichen drei Bleioxide, die sich durch Sauerstoffgehalt und in ihrer Farbe unterscheiden:

  • Blei(II)-oxid PbO (Bleiglätte) gelb
  • Blei(II,IV)-oxid Pb3O4 (Mennige) orangerot bis leuchtendrot
  • Blei(IV)-dioxid PbO2 schwarzbraun

Die ersten zwei Oxide kannst du leicht aus dem dritten, Bleidioxid, herstellen. Dazu musst du dieses nur vorsichtig erhitzen. Mennige entsteht, wenn du etwa 500 °C einhältst. Bleiglätte bildet sich beim Erhitzen auf noch höhere Temperaturen. Achte dabei darauf, dass die heißen Oxide eine tiefere Farbe aufweisen als die kalten. Man spricht hier von Thermochromie, also "Farbveränderung durch Hitze".

Sicherheitshinweis: Bleioxide sind giftig!

Versuch 1: Herstellen von Mennige aus Bleidioxid
Du benötigst ein schwerschmelzendes Glasrohr oder besser noch ein Rohr aus Quarzglas. In dieses schiebst du ein Porzellanschiffchen, das du zuvor durch Erhitzen gut getrocknet hast.
In das Schiffchen wiegst du vorher etwa 3 g Bleidioxid (T) ein. Den genauen Wägewert musst du notieren!
Das Quarzrohr verschließt du mit zwei durchbohrten Stopfen. In diese steckst du Glasröhrchen, die je an einen Kolbenprober angeschlossen sind.
Nun erhitzt du das Porzellanschiffchen vorsichtig mit dem Bunsenbrenner. (Vorher das Quarzrohr mit der Flamme "heißfächeln"!) Es entwickelt sich ein Gas, das die Kolbenprober füllt. Gleichzeitig beobachtest du, dass sich das Bleidioxid umfärbt und dabei etwas aufhellt. Wenn es dunkel-bordeaux-rot geworden ist (oder die Farbe eines guten Rotweins angenommen hat), beendest du das Erhitzen und lässt die Apparatur abkühlen.
Dabei beobachtest du, dass sich die Farbe des Oxids kräftig aufhellt. Es entsteht die leuchtend rote Mennige.
Wieviel Milliliter Gas sind entstanden? Notiere diesen Wert.
Mit diesem Gas machst du anschließend die Glimmspanprobe. Um welches Gas handelt es sich?

Es sind etwa 100 ml Sauerstoff entstanden. Wir wollen nachprüfen, ob die Menge stimmt. Dazu müssen wir zunächst ausrechnen, wie viel Gas bei quantitativem, also völligem Umsatz zu Mennige zu erwarten ist.
Wenn du nach dem Abkühlen zuviel Gas erhältst, war das Schiffchen nicht trocken genug oder die Oxide enthielten adsorbiertes Wasser. Der Fehler ist aber gering.

Lösung

Nun wollen wir die Mennige in Bleiglätte, PbO, überführen. Hierzu müssen wir kräftiger erhitzen.

Versuch 2: Herstellen von Bleiglätte aus Mennige
Nimm die Anordnung wie im ersten Versuch sowie die darin enthaltene, gerade hergestellte Mennige und erhitze kräftig weiter. Es bildet sich wieder ein Gas, das du untersuchst. Das Volumen beträgt etwa 50 ml. Rechne wie oben ausgeführt nach, ob diese Menge in etwa dem erwarteten Umsatz entspricht.
Auch hier gilt wie bei Versuch 1: Wenn du zuviel Gas erhältst, war das Schiffchen nicht trocken genug oder die Oxide enthielten adsorbiertes Wasser. Der Fehler ist aber gering.

Lösung

Mit den drei Oxiden des Bleis können wir leicht die deutsche Flagge zaubern.

Versuch 3: Schwarz-Rot-Gold im Reagenzglas
In einem Glühröhrchen (das ist ein ganz kleines Reagenzglas) erhitzt du vorsichtig etwas Bleidioxid (T). Zunächst bildet sich etwas Gas, das das Pulver herauszutreiben droht. Deshalb klopfst du die Masse mit einer Reagenzglasklammer wieder herunter. Dann erhitzt du ohne das Glas zu schütteln weiter, indem du nur die Reagenzglasspitze senkrecht in die entleuchtete Brennerflamme hältst. Dass dabei die Reagenzglasklammer angekokelt wird, darf dich nicht weiter stören. Wenn das untere Drittel einmal kurz durchgeglüht ist, lässt du die Mischung ohne zu schütteln abkühlen - auch wenn alles noch dunkel erscheint.

Ergebnis: Wenn du alles richtig gemacht hast, bilden sich innerhalb der nächsten drei Minuten beim Abkühlen drei deutlich voneinander getrennte Farbzonen aus: Oben Schwarz, in der Mitte Rot und unten Gelb. Dein Lehrer wird dich loben. Manche behaupten sogar, dass die Burschenschaftler, die 1848 die Schwarz-Rot-Gold-Flagge einbrachten, Chemiestudenten waren...
Wenn des Lehrers Lob zu gering ausfällt, waren die Zonen nicht deutlich genug ausgeprägt; vielleicht musst du dann noch ein wenig üben. Vor allem: Achte darauf, dass du das Glas beim Erhitzen nicht schüttelst. Das machen nämlich die meisten Schüler und Studenten, als wenn es hier einen Siedeverzug zu verhindern gälte...!

Public Viewing in Hameln 2006
(Foto: Blume)


Hier sind noch die Reaktionsgleichungen für den gesamten Versuchsablauf:


Entsorgung
Die Bleioxide werden zum Schwermetallabfall gegeben.


Rüdiger Blume


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Letzte Überarbeitung: 16. Mai 2011, Dagmar Wiechoczek