Ziel des Versuchs: Dieser Versuch zeigt, welchen Einfluss eine Druckerhöhung oder Druckminderung auf ein dynamisches Gleichgewicht haben kann.
| Thema: Chemisches Gleichgewicht III | Tags: Le Chatelier, Druck, Gleichgewicht | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: LV |
Materialien
Reagenzglas, Kolbenprober mit Hahn
Chemikalien
Kupferspäne, konzentrierte Salpetersäure
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Salpetersäure konz. | H272-H314-EUH071 | -- |   |
| Stickstoffdioxid | H270-H330-H314 | -- |   |
Durchführung
Konzentrierte Salpetersäure wird zu einer Spatelspitze Kupferspäne in einem Reagenzglas an einem Stativ unter dem Abzug gegeben. Das entstehende Gas wird in einem Kolbenprober aufgefangen, der sofort luftdicht verschlossen wird. (Der Kolbenprober sollte zur Hälfte gefüllt sein). Durch das Eindrücken und Herausziehen des Stempels wird der Druck in dem Gasgemisch verändert. Die Farbveränderungen bei unterschiedlichem Druck im Gasgemisch werden protokolliert.
Beobachtung
Bei der Reaktion von Kupferspäne mit Salpetersäure entsteht ein braunes Gas. Bei Druckerhöhung, bzw. dem Zusammenpressen des Kolbenprobers hellt das Gasgemisch auf, und bei Druckverminderung verdunkelt sich die braune Farbe.
Deutung
Da bei erhöhtem Druck die Seite des Gleichgewichts bevorzugt wird, in der weniger Teilchen vorliegen, wird in diesem Fall die Hinreaktion bevorzugt, da zwei Stickstoffdioxide zu einem Distickstofftetraoxid reagieren und somit weniger Teilchen vorliegen. Demnach entfärbt sich das Gas, da N2O4(g) farblos ist. Bei einer Druckminderung wird die Rückreaktion bevorzugt, da bei niedrigerem Druck die Seite des Gleichgewichts bevorzugt wird, in dem mehr Teilchen vorliegen, in diesem Fall NO2(g), wodurch das Gasgemisch ein dunkleres braun annimmt.
2 NO2(g) ⇌ N2O4(g)
Entsorgung
Das Gas kann im Abzug entsorgt werden, die Reste der Kupferspäne und der Salpetersäure im Schwermetallbehälter.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Versuch kann in der Einheit chemisches Gleichgewicht oder die Prinzipien von Le Chatelier eingesetzt werden. Da der Versuch sehr anschaulich ist, bietet er sich trotz seiner Giftigkeit als Lehrerversuch an. Der Versuch muss jedoch mit großer Vorsicht und unter dem Abzug durchgeführt werden. Alternativ könnte die Abhängigkeit des Gleichgewichts vom Druck in einem Kolbenprober mit dem Gas CO2 und Wasser gezeigt werden, der Versuch mit Stickstoffdioxid ist jedoch auf Grund der Farbe von Stickstoffdioxid anschaulicher.
Literatur
[1] K. Häusler et al., Experimente für den Chemieunterricht, Oldenbourg, 2. Auflage, 1995, S. 203-204.
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