Ziel des Versuchs: In diesem Versuch wird die Viskosität von Heptan, Paraffinöl und Petroleumbenzin untersucht, indem die Zeit gemessen wird, die die drei Flüssigkeiten benötigen, aus einer Pipette zu fließen. Dass Paraffinöl und Petroleumbenzin Gemische aus unterschiedlich langen Alkanen sind, müssen die SuS als Vorwissen besitzen. Außerdem muss der Begriff der Viskosität als Maß für die Zähflüssigkeit bekannt sein.
| Thema: Alkane, Alkohole, ungesättigte Kohlenwasserstoffe | Tags: Alkane, Viskosität | Klassenstufen: 9-10 | Versuchsart: SV |
Materialien
10 mL Pipette, Stoppuhr, Becherglas, Peleusball
Chemikalien
n-Heptan, Paraffinöl, Petroleumbenzin
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| n-Heptan | H225-H304-H315-H336-H410 | -- |     |
| Paraffin, dickflüssig | H319 | P305+P351+P338 | |
| Petroleumbenzin 70-90°C | H350-H340-H304 | -- | |
Durchführung
In je eins der drei Reagenzgläser wird Heptan, Paraffinöl bzw. Petroleumbenzin gegeben. Mit einer Pipettewerden 10 mL aufgezogen, der Peleusball wird entfernt und die Zeit bis zur Entleerung wird gestoppt.
Beobachtung
Es dauert 7 Sekunden, bis Heptan aus der Pipette gelaufen ist. Petroleumbenzin benötigt 9 Sekunden und Paraffinöl 212 Sekunden.
Deutung
Es lässt sich eine Abhängigkeit der Viskositätvon der Kettenlänge feststellen. Die Viskosität ist ein Maß für die Zähflüssigkeit.
Heptan besitztz mit Molekülen aus sieben Kohlenstoffatomen die kürzeste Kette, Petroleumbenzin besteht aus einem Gemisch von Alkanen mit einer Kettenlänge von 8-12 Kohlenstoffatomen und Paraffinöl aus Alkanen mit einer Kettelänge von 14-30 Kohlenstoffatomen. Je nach Länge der Kette unterscheidet sich die Viskosität, da sich mit steigender Kettenlänge stärkere van-der-Waals-Kräfte ausbilden, weil die längere Kette eine größere Kontaktfläche als eine kleine Kette bietet.
Aus diesem Grund sind die Ketten stärker miteinander verbunden, sodass Alkane mit einer längeren Kettenlänge viskoser sind. Die van-der-Waals-Kräfte, die erst in der Oberstufe thematisiert werden, können didaktisch reduziert werden, indem sie als temporäre Ladung, die infolge von Zusammenstößen entsteht, erklärt werden.
Entsorgung
Die Entsorgung der Lösung erfolgt im Abfall für organische Lösungsmittel.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Versuch kann auch in der Oberstufe bei der Thematisierung der van-der-Waals-Kräfte verwendet werden. Außerdem können weitere Alkane oder auch Alkohole untersucht werden. Dieser Versuch kann zur Erarbeitung der Viskosität von Alkanen oder zur Übung, wenn beispielsweise im nächsten Stoffgebiet Alkohole auf ihre Eigenschaften untersucht werden, eingesetzt werden.
Literatur
E. Irmer et al., elemente chemie 7-10, Ernst Klett 2010, S. 251.
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