Ziel des Versuchs: Die SuS erfahren, dass ein Salz und sein Hydrat mit Wasser entweder endotherm oder exotherm reagieren können. Sie müssen anhand der Temperaturentwicklung erkennen können, ob eine Reaktion exo- oder endotherm ist.
| Thema: Energie und Energieumwandlung | Tags: Endotherm, Exotherm, Calciumchlorid Hexahydrat | Klassenstufen: 7-8 | Versuchsart: SV |
Materialien
2 Bechergläser 100 mL, Thermometer, Rührstab, Waage, Spatel, Styroporkalorimeter
Chemikalien
Wasser, Calciumchlorid, Calciumchlorid-Hexahydrat
Durchführung
In ein Becher werden 11,1 g Calciumchlorid gegeben und mit 40 mL Wasser aufgegossen. Das Becherglas wird in ein Styroporkalorimeter gestellt und die Temperatur gemessen. Alle 30 s soll ein Messwert aufgenommen und anschließend aufgetragen werden. Mit der Masse von 21,9 g Calciumchlorid-Hexahydrat wird ebenso vorgegangen.
Beobachtung
Während die Temperatur des Calciumchlorid-Ansatzes zunimmt, sinkt die des Calciumchlorid-Hexahydrat-Ansatzes.
Deutung
Die Reaktionen führen zu Wärmeaustausch der jeweiligen Systeme mit der Umwelt. Das endotherm reagierende Calciumchlorid-Hexahydrat zieht die Energie aus der Umwelt. Der Energiegehalt in diesem System nimmt zu.
Die zweite Reaktion erfolgt exotherm. Der Energiegehalt von Calciumchlorid sinkt, da es Wärmeenergie an die die Umwelt abgibt.
Entsorgung
Die Lösungen können mit Wasser verdünnt in den Abfluss gegeben werden.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse:
Es muss berücksichtigt werden, dass die Salze nicht zu lange der Luft ausgesetzt werden, da sie wasserziehend sind. Sollte kein Calciumchlorid-Hexahydrat verfügbar sein, kann auch Calciumchlorid-Tetrahydrat verwendet werden.
Wird dieser Versuch in Klasse 9/10 durchgeführt, kann er für folgenden Sachverhalt verwendet werden:
Der Begriff Enthalpie und die Zusammensetzung der Lösungsenthalpie aus Gitter- und Hydratationsenergie muss bekannt sein oder mittels diesen Experiments eingeführt werden. Die Lösungsenthalpie (ΔHL) kann aus der Summe der Gitterenergie(ΔHG) und der Hydratationsenthalpie(ΔHH) berechnet werden.
- Ist die Gitterenergie höher, als die Hydratationsenthalpie, ist die Lösungsenthalpie negativ und die Reaktion ist endotherm.
- Ist die Gitterenergie niedriger, als die Hydratationsenthalpie, ist die Lösungsenthalpie positiv und die Reaktion ist exotherm.
Daraus lässt sich schlussfolgern, dass das die Hydratationsenergie von Calciumchlorid größer ist, als die Gitterenergie. Äquivalent dazu, ist die Hydratationsenergie von Calciumchlorid- Hexahydrat kleiner, als seine Gitterenergie.
Literatur
R. Herbst-Irmer, Anorganisch-Chemisches Praktikum, Praktikumsskript 2013, Georg-August Universität Göttingen, S. 32ff.
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