Löslichkeit und Versuchsplanung
Auf dem Weihnachtsmarkt in Münster rührt Lea drei Löffel Zucker in ihren Kinderpunsch. Beim vierten Löffel bleibt Zucker am Boden der Tasse liegen, so lange sie auch rührt. Warum löst sich nicht beliebig viel Zucker? Und wie könntest du das genau untersuchen?
Löslichkeit und gesättigte Lösung
Wenn du Salz in Wasser gibst, verschwindet es scheinbar. Es entsteht eine Lösung: Das Wasser ist das Lösemittel, das Salz der gelöste Stoff. Das Teilchenmodell hilft: Die Salzteilchen verteilen sich zwischen den Wasserteilchen.
Aber die Menge ist begrenzt. Irgendwann bleibt Salz als Bodensatz liegen.
Beispiel: Kochsalz hat bei $20\ ^\circ\text{C}$ die Löslichkeit $36\ \text{g}$ pro $100\ \text{g}$ Wasser. Das heißt: In $100\ \text{g}$ Wasser lösen sich höchstens $36\ \text{g}$ Kochsalz.
In $100\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$ lösen sich höchstens $36\ \text{g}$ Kochsalz. a) Wie nennt man diese Größe? b) Wie nennt man eine Lösung, die nichts…
In $100\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$ lösen sich höchstens $36\ \text{g}$ Kochsalz.
- a) Wie nennt man diese Größe?
- b) Wie nennt man eine Lösung, die nichts mehr lösen kann?
Was beeinflusst das Lösen?
Man muss zwei Dinge unterscheiden: wie schnell sich ein Stoff löst und wie viel sich höchstens löst.
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Schneller löst sich ein Stoff, wenn du rührst, den Stoff zerkleinerst (Puderzucker statt Würfelzucker) oder die Lösung erwärmst.
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Wie viel sich löst, hängt vom Stoff und von der Temperatur ab. Bei den meisten Feststoffen steigt die Löslichkeit mit der Temperatur.
Rühren und Zerkleinern verändern die Löslichkeit nicht, sie sparen nur Zeit.
Du löst Zucker in Tee. a) Wie kannst du das Lösen beschleunigen? Nenne zwei Möglichkeiten. b) Was passiert mit der Löslichkeit, wenn du die Temperatur erhöhst?
Du löst Zucker in Tee.
- a) Wie kannst du das Lösen beschleunigen? Nenne zwei Möglichkeiten.
- b) Was passiert mit der Löslichkeit, wenn du die Temperatur erhöhst?
Mit der Löslichkeit rechnen
Die Löslichkeit gilt pro $100\ \text{g}$ Wasser. Für andere Wassermengen rechnest du mit einem Dreisatz: Doppelt so viel Wasser löst doppelt so viel Salz.
Die Löslichkeit eines Salzes beträgt $20\ \text{g}$ in $100\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$. a) Berechne, wie viel Salz sich in $250\ \text{g}$ Wasser lösen…
Die Löslichkeit eines Salzes beträgt $20\ \text{g}$ in $100\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$.
- a) Berechne, wie viel Salz sich in $250\ \text{g}$ Wasser lösen lässt.
- b) Berechne, wie viel Salz ungelöst bleibt, wenn du $70\ \text{g}$ in $250\ \text{g}$ Wasser gibst.
- c) Wie kannst du das ungelöste Salz vom Rest trennen?
Eine Schülerin gibt $50\ \text{g}$ Salz in $100\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$. Die Löslichkeit des Salzes beträgt bei dieser Temperatur $36\ \text{g}$ pro…
Eine Schülerin gibt $50\ \text{g}$ Salz in $100\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$. Die Löslichkeit des Salzes beträgt bei dieser Temperatur $36\ \text{g}$ pro $100\ \text{g}$ Wasser.
- a) Berechne die Masse des Bodensatzes.
- b) Berechne die Masse der entstandenen Lösung.
- c) Die Schülerin erwärmt das Gemisch auf $60\ ^\circ\text{C}$. Bei dieser Temperatur beträgt die Löslichkeit des Salzes $50\ \text{g}$ pro $100\ \text{g}$ Wasser. Erkläre, was mit dem Bodensatz passiert und ob sich danach weiteres zugegebenes Salz noch lösen würde.
Auskristallisieren und Trennen durch Löslichkeit
Weil die Löslichkeit von der Temperatur abhängt, kannst du Salze trennen. Wird eine heiß gesättigte Lösung abgekühlt, kann das Wasser nicht mehr alles gelöst halten. Der Überschuss kristallisiert aus. Salze, deren Löslichkeit stark steigt, kristallisieren viel aus; bei Salzen mit fast gleichbleibender Löslichkeit (wie Kochsalz) kaum.
So vergleichst du zwei Salze: Rechne für jedes Salz die Höchstmenge bei der hohen und bei der niedrigen Temperatur aus (Dreisatz auf die Wassermenge). Der Unterschied beider Werte ist die Masse, die beim Abkühlen auskristallisiert. Das Salz mit dem größeren Unterschied eignet sich zum Trennen durch Abkühlen.
Für zwei Salze A und B gelten bei $20\ ^\circ\text{C}$ Löslichkeiten von $12\ \text{g}$ bzw. $36\ \text{g}$ pro $100\ \text{g}$ Wasser, bei $60\ ^\circ\text{C}$ von…
Für zwei Salze A und B gelten bei $20\ ^\circ\text{C}$ Löslichkeiten von $12\ \text{g}$ bzw. $36\ \text{g}$ pro $100\ \text{g}$ Wasser, bei $60\ ^\circ\text{C}$ von $50\ \text{g}$ bzw. $37\ \text{g}$.
- a) Berechne für beide Salze, wie viel in $400\ \text{g}$ Wasser bei $60\ ^\circ\text{C}$ gelöst werden kann.
- b) Berechne, wie viel von Salz A auskristallisiert, wenn die in a) bei $60\ ^\circ\text{C}$ gesättigte Lösung auf $20\ ^\circ\text{C}$ abgekühlt wird.
- c) Entwickle damit ein Verfahren, um die Salze aus einem Gemisch teilweise zu trennen, und begründe es.
Versuche planen und protokollieren
Gute Experimente folgen einem festen Plan. Ein Versuchsprotokoll besteht aus:
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Fragestellung: Was will ich herausfinden?
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Vermutung (Hypothese): Was erwarte ich und warum?
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Material und Durchführung: Geräte, Stoffe, einzelne Schritte, Sicherheit.
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Beobachtung: Was sehe ich? (nur Tatsachen, noch keine Deutung)
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Auswertung: Antwort auf die Fragestellung, Vergleich mit der Vermutung, Fehlerquellen.
Wichtig ist: Du veränderst eine Größe (unabhängige Variable) und hältst alle anderen konstant. Das Ergebnis muss messbar sein, zum Beispiel in Gramm.
Sicherheit: Schutzbrille tragen, nichts probieren, Gerüche nur durch Zufächeln prüfen. Beim Erwärmen mit dem Gasbrenner Haare zusammenbinden.
Nenne die Teile, aus denen ein Versuchsprotokoll besteht.
Nenne die Teile, aus denen ein Versuchsprotokoll besteht.
Du willst herausfinden, ob sich Salz in warmem Wasser besser löst als in kaltem. a) Formuliere Fragestellung und Vermutung. b) Nenne die Variable, die du veränderst, und…
Du willst herausfinden, ob sich Salz in warmem Wasser besser löst als in kaltem.
- a) Formuliere Fragestellung und Vermutung.
- b) Nenne die Variable, die du veränderst, und mindestens zwei, die du konstant hältst.
- c) Beschreibe, wie du das Ergebnis messbar machst.
Stoffe durch Eigenschaften identifizieren
Mit einer Versuchsreihe kannst du unbekannte Stoffe unterscheiden. Du prüfst mehrere Eigenschaften und trägst die Beobachtungen in eine Tabelle ein.
Beispiel: vier weiße Pulver (Zucker, Kochsalz, Backpulver, Kalk).
| Eigenschaft | Pulver 1 | Pulver 2 | Pulver 3 | Pulver 4 |
|---|---|---|---|---|
| Löslichkeit in Wasser | ||||
| Leitfähigkeit der Lösung | ||||
| Verhalten beim Erhitzen | ||||
| Reaktion mit Essig (Gasentwicklung?) |
Hinweise zur Deutung: Kalk löst sich kaum in Wasser. Backpulver und Kalk schäumen mit Essig. Zucker schmilzt und wird beim Erhitzen braun, seine Lösung leitet den Strom nicht. Die Kochsalzlösung leitet den Strom.
Du bekommst vier weiße Pulver (Zucker, Kochsalz, Backpulver, Kalk (Calciumcarbonat)), die ähnlich aussehen. Achtung: Geschmacksproben sind im Chemieraum verboten! a)…
Du bekommst vier weiße Pulver (Zucker, Kochsalz, Backpulver, Kalk (Calciumcarbonat)), die ähnlich aussehen. Achtung: Geschmacksproben sind im Chemieraum verboten!
- a) Plane eine Versuchsreihe zur Identifizierung mit Fragestellung, Vermutung und Durchführung.
- b) Gib an, welche Eigenschaften du prüfst.
- c) Stelle eine Tabelle für die Auswertung auf.
Ein Schüler bestimmt die Löslichkeit von Kochsalz. Er löst in $50\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$ nach und nach Salz, bis sich nichts mehr löst, und wiegt…
Ein Schüler bestimmt die Löslichkeit von Kochsalz. Er löst in $50\ \text{g}$ Wasser bei $20\ ^\circ\text{C}$ nach und nach Salz, bis sich nichts mehr löst, und wiegt insgesamt $17{,}0\ \text{g}$ gelöstes Salz.
- a) Berechne die Löslichkeit pro $100\ \text{g}$ Wasser.
- b) Vergleiche mit dem Literaturwert von $36\ \text{g}$ pro $100\ \text{g}$ und nenne zwei mögliche Fehlerquellen.
- c) Schlage Verbesserungen für die Durchführung vor und begründe sie.
Zurück zum Anfang: Lea hat bei der Löslichkeit von Zucker im Tee die Sättigung erreicht. Mehr passt bei dieser Temperatur nicht hinein, der Rest bleibt als Bodensatz. Heißerer Tee löst mehr.