Versuchsanleitungen und ... - Chik.die-sinis.de
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Unterrichtsreihe<br />
Wenn <strong>de</strong>r Strom nicht aus <strong>de</strong>r Steckdose kommt...<br />
mobile Energiespeicher<br />
Lernstraße<br />
Gr<strong>und</strong>lagen <strong>de</strong>r Elektrochemie<br />
<strong>Versuchsanleitungen</strong> <strong>und</strong><br />
Gefährdungsbeurteilungen<br />
Materialien <strong>de</strong>r Arbeitskreises „Chemie im Kontext“ im Kölner Mo<strong>de</strong>ll<br />
Version April 2009<br />
www.chik.<strong>die</strong>-<strong>sinis</strong>.<strong>de</strong><br />
www.chik.<strong>de</strong><br />
www.koelnermo<strong>de</strong>ll.<strong>de</strong>
Inhaltsverzeichnis<br />
Vorbemerkungen .............................................................................................................. 3<br />
V 1.1 Die Redoxreihe ........................................................................................................ 4<br />
V 1.2 Spannungsreihe <strong>de</strong>r Metalle ..................................................................................... 6<br />
V 2.1 Redoxreaktionen zwischen Nichtmetallen <strong>und</strong> ihren Ionen........................................... 8<br />
V 3.1 Bestimmung <strong>de</strong>s Standard-Elektro<strong>de</strong>n-Potentials einer Zn/Zn 2+ - Halbzelle mithilfe <strong>de</strong>r<br />
Standard-Wasserstoff-Elektro<strong>de</strong> ............................................................................ 10<br />
V 4.1 Galvanisches Element aus einer Wasserstoff- <strong>und</strong> einer Chlor-Halbzelle ...................... 12<br />
V 4.2 Spannungsermittlung zwischen Halogenhalbzellen .................................................... 14<br />
V 5.1 Zinkblech in Zinksulfatlösung mit Konzentrationsgefälle............................................. 16<br />
V 5.2 Konzentrationszelle ................................................................................................ 17<br />
V 5.3 Verdünnungsreihe ................................................................................................. 18<br />
V 5.4 Konzentrationskette ............................................................................................... 19<br />
V 6.1 Mo<strong>de</strong>llversuch zum Volta-Element ........................................................................... 21<br />
V 6.2 Herstellung von Zitronenbatterien mit unterschiedlicher Energie ................................ 22
3<br />
Vorbemerkungen<br />
Liebe Kolleginnen <strong>und</strong> Kollegen,<br />
<strong>die</strong> hier vorliegen<strong>de</strong>n Gefährdungsbeurteilungen nach <strong>de</strong>m Schutzstufenmo<strong>de</strong>ll entsprechen <strong>de</strong>n<br />
Bestimmungen <strong>de</strong>r RISU-NRW von März 2007.<br />
Die Experimente <strong>de</strong>r Lernstraße sind hier alle nach <strong>de</strong>m Schutzstufenmo<strong>de</strong>ll klassifiziert <strong>und</strong> es<br />
sind, wo nötig, Erläuterungen zur Verwendung <strong>de</strong>r entsprechen<strong>de</strong>n Gefahrstoffe gegeben.<br />
Als Quelle für <strong>die</strong> R- <strong>und</strong> S-Sätze <strong>die</strong>nten<br />
http://www.merck-chemicals.<strong>de</strong>,<br />
http://www.gestis.<strong>de</strong>.<br />
Wenn möglich, wur<strong>de</strong>n <strong>die</strong> R- <strong>und</strong> S-Sätze für <strong>die</strong> in <strong>de</strong>n Vorschriften angegebenen Konzentrationen<br />
angegeben. In Fällen, in <strong>de</strong>nen <strong>die</strong>s nicht möglich war, wur<strong>de</strong>n <strong>die</strong> R- <strong>und</strong> S-Sätze für höhere<br />
Konzentrationen bzw. für <strong>de</strong>n Reinstoff verwen<strong>de</strong>t.<br />
Dennoch sind Sie selber gefor<strong>de</strong>rt, <strong>die</strong> entsprechen<strong>de</strong>n Einstufungen, <strong>die</strong> wir nach bestem Wissen<br />
getätigt haben, kritisch zu hinterfragen. Dies können Sie auf <strong>de</strong>m entsprechen<strong>de</strong>n Feld jeweils<br />
durch Ihre Unterschrift dokumentieren <strong>und</strong> damit <strong>de</strong>r Dokumentationspflicht <strong>de</strong>r RISU-NRW Genüge<br />
tun.<br />
Bitte mel<strong>de</strong>n Sie uns Fehler <strong>und</strong> Fehleinschätzungen!<br />
Schutzstufe Gefahrensymbole<br />
1 keine Gefahrensymbole<br />
o<strong>de</strong>r:<br />
2<br />
<strong>und</strong> geringe Exposition<br />
3<br />
4<br />
keine KMR-Stoffe<br />
KMR-Stoffe
4<br />
V 1.1 Die Redoxreihe<br />
Versuchsanleitung<br />
Geräte<br />
3 Bechergläser (BG)<br />
Schmirgelpapier bzw. Stahlwolle<br />
weiches Tuch<br />
Pasteur-Pipette<br />
Chemikalien<br />
Eisenblech<br />
Kupferblech<br />
Silberblech<br />
Eisen(II)sulfat-Lösung<br />
c = 0,1 mol·L -1<br />
w≥ 25%: Xn<br />
20%
5<br />
Entsorgung<br />
Die Lösungen können für mehrere Versuche benutzt wer<strong>de</strong>n, vorausgesetzt, sie<br />
wer<strong>de</strong>n nicht untereinan<strong>de</strong>r gemischt.<br />
Zur endgültigen Entsorgung müssen <strong>die</strong> Lösungen später zu <strong>de</strong>n anorganischen<br />
Abfällen gegeben wer<strong>de</strong>n. (Hierzu Absprache mit <strong>de</strong>r Lehrperson treffen!)<br />
Silbersalzlösungen dürfen keinesfalls ins Abwasser gelangen <strong>und</strong> sind<br />
ätzend!<br />
Substitutions-Prüfung durchgeführt<br />
Ergebnis: Silbernitrat kann nicht substituiert wer<strong>de</strong>n. Die Konzentration <strong>und</strong> Stoffmenge ist minimiert.<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft:<br />
Hautkontakt mit Silbernitratlösung vermei<strong>de</strong>n!<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Abwassergefährdung, Entsorgung<br />
beachten!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Schülerversuch, Schutzstufe 1<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
6<br />
V 1.2 Spannungsreihe <strong>de</strong>r Metalle<br />
Versuchsanleitung<br />
Geräte<br />
4 100 mL Bechergläser<br />
Elektro<strong>de</strong>n aus Eisen, Kupfer, Silber <strong>und</strong> Zink<br />
Kabel<br />
Spannungsmessgerät<br />
Filterpapier<br />
Chemikalien<br />
Eisen(II)sulfat-Lösung<br />
c = 0,1 mol·L -1<br />
w≥ 25%: Xn<br />
20%
7<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Abwassergefährdung, Entsorgung<br />
beachten!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Schülerversuch, Schutzstufe 1<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
8<br />
V 2.1<br />
Redoxreaktionen zwischen Nichtmetallen <strong>und</strong> ihren Ionen<br />
Geräte<br />
5 RG mit passen<strong>de</strong>n Stopfen<br />
RG-Stän<strong>de</strong>r<br />
5 Pipetten<br />
Chemikalien<br />
Kaliumchlorid-Lösung<br />
(c = 0,1 mol·L -1 )<br />
Kaliumbromid-Lösung<br />
(c = 0,1 mol·L -1 )<br />
Kaliumiodid-Lösung<br />
(c = 0,1 mol·L -1 )<br />
Tropfflasche mit Chlorwasser (verd.)<br />
Tropfflasche mit Bromwasser (verd.)<br />
- R: - S: -<br />
- R:- S:-<br />
- R:- S:-<br />
Xn<br />
N<br />
Xn<br />
N<br />
3%
9<br />
b. In je<strong>de</strong>s <strong>de</strong>r RG wird mittels Pipette ca. 1 mL Heptan gegeben, mit einem<br />
Stopfen verschlossen <strong>und</strong> gut geschüttelt.<br />
Notieren Sie Ihre Beobachtungen in <strong>die</strong> Tabelle!<br />
Entsorgung<br />
Entsorgen Sie <strong>de</strong>n Inhalt <strong>de</strong>r RG in <strong>die</strong> bereitgestellte Flasche <strong>und</strong> spülen Sie <strong>die</strong><br />
RG mit Wasser aus.<br />
Die Herstellung von Chlorwasser ist unangenehm. Eine pragmatische Lösung ist, eine Hypochloritlösung<br />
<strong>und</strong> eine Salzsäurelösung gleicher Konzentration unmittelbar vor <strong>de</strong>m Experiment zu mischen.<br />
So erhält man bei hinreichend geringer Konzentration Chlorwasser ohne eine Chlorbelastung<br />
<strong>de</strong>r Luft. Eine Alternative ist <strong>die</strong> Elektrolyse von Salzsäure durch <strong>die</strong> Lehrkraft.<br />
Bei Verwendung von Tropfflaschen für Chlor- <strong>und</strong> Bromwasser muss bei V 2.1 nicht unter <strong>de</strong>m<br />
Abzug gearbeitet wer<strong>de</strong>n, da hierbei Chlor <strong>und</strong> Brom sofort reduziert wer<strong>de</strong>n <strong>und</strong> somit <strong>die</strong> Kontamination<br />
<strong>de</strong>r Raumluft weitgehend vermie<strong>de</strong>n wird. Das ist auch ein Gr<strong>und</strong>, weshalb bei <strong>de</strong>n<br />
Einzelversuchen auf <strong>die</strong> Kombination KCl(aq) <strong>und</strong> Bromwasser verzichtet wur<strong>de</strong>.<br />
Entsorgung: Oxidation <strong>de</strong>r Halogene mit Natriumthiosulfat. Alle Reagenzgläser mit Natriumthiosulfat-Lösung<br />
spülen.<br />
Substitutions-Prüfung durchgeführt:<br />
Ergebnis: Chlorwasser <strong>und</strong> Bromwasser können nicht substituiert wer<strong>de</strong>n. Die Konzentrationen <strong>und</strong><br />
Stoffmengen sind minimiert.<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft:<br />
Hautkontakt mit Bromwasser, Iodwasser <strong>und</strong> Heptan vermei<strong>de</strong>n.<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: von Zündquellen fernhalten.<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Entsorgung <strong>und</strong> sorgfältige Vernichtung<br />
<strong>de</strong>r Halogene beachten!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Lehrerversuch/Schülerversuch Schutzstufe 2<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
10<br />
V 3.1 Bestimmung <strong>de</strong>s Standard-Elektro<strong>de</strong>n-Potentials einer Zn/Zn 2+ - Halbzelle<br />
mithilfe <strong>de</strong>r Standard-Wasserstoff-Elektro<strong>de</strong><br />
Geräte<br />
U-Rohr (dreischenklig)<br />
2 Platin-Elektro<strong>de</strong>n<br />
Zink-Elektro<strong>de</strong><br />
Spannungsquelle<br />
Spannungsmessgerät<br />
Chemikalien Salzsäure-Lösung (c = 1 mol·L -1 ) w>25%: C<br />
10%
11<br />
Die Verwendung von Salzsäure birgt das Problem <strong>de</strong>s bei <strong>de</strong>r Elektrolyse entstehen<strong>de</strong>n Chlors. Das<br />
Arbeiten unter <strong>de</strong>m Abzug kann dadurch umgangen wer<strong>de</strong>n, dass nur kurz (weniger als 1 min)<br />
elektrolysiert wird, so wird das entstehen<strong>de</strong> Chlor nahezu vollständig im Wasser gelöst. Die Spannung<br />
muss dabei gering gehalten wer<strong>de</strong>n, so dass an <strong>de</strong>r Ano<strong>de</strong> kaum o<strong>de</strong>r keine Gasentwicklung<br />
zu beobachten ist.<br />
Entsorgung: Oxidation <strong>de</strong>s Chlors mit Natriumthiosulfat. Alle Elektro<strong>de</strong>n <strong>und</strong> Geräte mit Natriumthiosulfat-Lösung<br />
spülen.<br />
Chlor: T, N, R23-36/37/38-50, S9-45-61<br />
Wasserstoff: F+, R12, S9-16-33,<br />
Substitutions-Prüfung durchgeführt:<br />
Ergebnis: Salzsäure könnte durch Schwefelsäure substituiert wer<strong>de</strong>n, <strong>die</strong> Messergebnis sind dann<br />
jedoch schlecht. Konzentration <strong>de</strong>s entstehen<strong>de</strong>n Chlors wird durch kurze Elektrolysezeiten minimiert.<br />
Vorsichtshalber sollte unter <strong>de</strong>m Abzug gearbeitet wer<strong>de</strong>n.<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt<br />
mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft: Unter <strong>de</strong>m Abzug arbeiten <strong>und</strong> Hautkontakt vermei<strong>de</strong>n.<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: durch Wasserstoff,<br />
Konzentration ist jedoch minimiert.<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Entsorgung beachten <strong>und</strong> auf<br />
sorgfältige Vernichtung <strong>de</strong>s Chlors achten.<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Schülerversuch Schutzstufe 2<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
12<br />
V 4.1 Galvanisches Element aus einer Wasserstoff- <strong>und</strong> einer Chlor-Halbzelle<br />
Versuchsanleitung<br />
Geräte<br />
U-Rohr<br />
Graphit-Elektro<strong>de</strong>n<br />
Stativmaterial<br />
Spannungsquelle mit Kabel<br />
Messgerät<br />
Chemikalien Salzsäure (c = 1 mol·L -1 ) w>25%: C<br />
10%
13<br />
TRGS<br />
500<br />
Schülerversuch Schutzstufe 2<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
14<br />
V 4.2 Spannungsermittlung zwischen Halogenhalbzellen<br />
Versuchsanleitung<br />
Geräte<br />
3 U-Rohre mit Fritte<br />
3 Bechergläser<br />
6 Graphit-Elektro<strong>de</strong>n mit Stopfen<br />
3 Stative mit Klammer<br />
2 Kabel <strong>und</strong> Messgerät<br />
Chemikalien Kaliumchlorid-Lösung (c = 2 mol·L -1 ) - R: - S: -<br />
Kaliumbromid-Lösung (c = 2 mol·L -1 ) - R: - S: -<br />
Kaliumiodid-Lösung (c = 2 mol·L -1 ) - R: - S: -<br />
Durchführung<br />
Chlorwasser (verd.)<br />
Bromwasser (verd)<br />
Xn<br />
N<br />
Xn<br />
N<br />
3%
15<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt<br />
mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft: Hautkontakt vermei<strong>de</strong>n<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Auf <strong>die</strong> sorgfältige Vernichtung <strong>de</strong>r<br />
Halogene achten.<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Schülerversuch Schutzstufe 2<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
16<br />
V 5.1 Zinkblech in Zinksulfatlösung mit Konzentrationsgefälle<br />
Versuchsanleitung (Lehrerversuch)<br />
Geräte<br />
Reagenzglas<br />
Chemikalien Zinkblech R: - S: -<br />
Zinksulfat (ZnSO 4 )<br />
Xn<br />
N<br />
R: 22-41-50/53 S: 2-22-26-39-46-<br />
60-61<br />
Durchführung In <strong>de</strong>m Reagenzglas wir festes Zinksulfat ca. 2 cm hoch eingefüllt <strong>und</strong> mit<br />
einem Glasstab festgedrückt. Dann wird ein Zinkblechstreifen hineingestellt<br />
<strong>und</strong> vorsichtig Wasser hineingeschichtet. Das RG wird mit einem Stopfen<br />
verschlossen, <strong>de</strong>r Aufbau bleibt min<strong>de</strong>stens eine Woche stehen.<br />
Entsorgung<br />
Schwermetallabfälle, dürfen keinesfalls in <strong>die</strong> Kanalisation gelangen!<br />
(wird vom Lehrer gemacht, bitte <strong>de</strong>n Versuch für <strong>die</strong> nächsten Gruppen stehen<br />
lassen)<br />
Substitutions-Prüfung nicht erfor<strong>de</strong>rlich:<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt<br />
mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft: Hautkontakt vermei<strong>de</strong>n.<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Abwassergefährdung, Entsorgung<br />
beachten!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Lehrerversuch/Schülerversuch Schutzstufe 1<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
17<br />
V 5.2 Konzentrationszelle<br />
Geräte<br />
z.B. U-Rohr mit Fritte<br />
Chemikalien Zinkblech R: - S: -<br />
Zinksulfat (ZnSO 4 )<br />
Xn<br />
N<br />
R: 22-41-50/53 S: 2-22-26-39-46-<br />
60-61<br />
Durchführung In <strong>de</strong>m U-Rohr wer<strong>de</strong>n <strong>die</strong> bei<strong>de</strong>n Schenkel mit einer konzentrierten <strong>und</strong><br />
einer stark verdünnten Zinksulfat-Lösung befüllt, jeweils ein Zinkblech eingetaucht<br />
<strong>und</strong> <strong>die</strong> Spannung gemessen.<br />
Entsorgung<br />
Die Lösung ist Schwermetallabfall, sie darf keinesfalls in <strong>die</strong> Kanalisation gelangen!<br />
(wird vom Lehrer entsorgt, bitte <strong>de</strong>n Versuch für <strong>die</strong> nächsten Gruppen<br />
stehen lassen)<br />
Substitutions-Prüfung nicht erfor<strong>de</strong>rlich:<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt<br />
mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft: keine<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Abwassergefährdung, Entsorgung<br />
beachten!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Lehrerversuch/Schülerversuch Schutzstufe 1<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
18<br />
V 5.3 Verdünnungsreihe<br />
Geräte<br />
Becherglas<br />
Vollpipette 2 mL<br />
Messzylin<strong>de</strong>r 20 mL<br />
Chemikalien Silbernitratlösung, c = 1 mol·L -1 C<br />
N<br />
w> 10%: C<br />
5%≤w
19<br />
Substitutions-Prüfung durchgeführt<br />
Ergebnis: Silbernitrat kann nicht substituiert wer<strong>de</strong>n. Die Konzentration <strong>und</strong> Stoffmenge ist minimiert.<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft:<br />
Hautkontakt mit Silbernitratlösung vermei<strong>de</strong>n!<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Abwassergefährdung, Entsorgung<br />
beachten!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Schülerversuch, Schutzstufe 1<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................<br />
V 5.4 Konzentrationskette<br />
Geräte<br />
Chemikalien<br />
Elektrochemiekasten o<strong>de</strong>r<br />
geteilte Petrischalen, Silberelektro<strong>de</strong>n<br />
Silbernitratlösungen<br />
c = 0,1 mol·L -1<br />
c = 0,01 mol·L -1<br />
c = 0,001 mol·L -1<br />
c = 0,0001 mol·L -1<br />
C<br />
N<br />
w< 10%: C<br />
5%≤w
20<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Abwassergefährdung, Entsorgung<br />
beachten!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Schülerversuch, Schutzstufe 1<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................
21<br />
V 6.1 Mo<strong>de</strong>llversuch zum Volta-Element<br />
Geräte<br />
U-Rohr, Trichter, Zink-Elektro<strong>de</strong>, Kupfer-Elektro<strong>de</strong>, Verbindungskabel, Spannungsmessgerät,<br />
Stativ mit Klammer, Schutzbrille<br />
Chemikalien verd. Schwefelsäure C w>15%:C<br />
5%
22<br />
V 6.2<br />
Herstellung von Zitronenbatterien mit unterschiedlicher Energie<br />
Geräte<br />
metallische Gegenstän<strong>de</strong>: Nägel, Schrauben (keine Legierungen; gleiche Oberfläche,<br />
<strong>die</strong> in <strong>die</strong> Frucht eintaucht) aus Zink (5x), Kupfer (5x),…<br />
Messer<br />
6 Elektrokabel<br />
12 Krokodil-Klemmen<br />
Spannungsmessgerät (Voltmeter)<br />
niedrigohmiger Elektromotor<br />
Kopfhörer<br />
alter Wecker<br />
Chemikalien,<br />
Materialien<br />
min<strong>de</strong>stens 5 Zitronen<br />
Versuch a (obligatorisch)<br />
Der Versuch wird entsprechend <strong>de</strong>r Abb. -1.1 aufgebaut!<br />
Zwei metallische Gegenstän<strong>de</strong> wer<strong>de</strong>n in einem Abstand<br />
von 1 cm in <strong>die</strong> Zitrone gesteckt, sie dürfen sich dabei<br />
nicht berühren! Dazu wird <strong>die</strong> Schale <strong>de</strong>r Frucht an zwei<br />
Stellen eingeritzt <strong>und</strong> jeweils zwei Gegenstän<strong>de</strong> hineingesteckt.<br />
Die Gegenstän<strong>de</strong> wer<strong>de</strong>n durch Krokodil-Klemmen mit<br />
<strong>de</strong>n Kabeln <strong>und</strong> <strong>de</strong>m Voltmeter verb<strong>und</strong>en. Spannung<br />
<strong>und</strong> Stromstärke wer<strong>de</strong>n sofort abgelesen. Für eine<br />
neue Kombination von Gegenstän<strong>de</strong>n verwen<strong>de</strong>t man<br />
nach Möglichkeit eine neue Zitrone o<strong>de</strong>r steckt nach<br />
Entfernen <strong>de</strong>r alten Gegenstän<strong>de</strong> in möglichst großem<br />
Abstand zu <strong>de</strong>n bisherigen Einstichstellen <strong>die</strong> neuen<br />
Gegenstän<strong>de</strong> in <strong>die</strong>selbe Zitrone.<br />
Abb. -1.1 Aufbau Zitronenbatterie<br />
Versuch b (Klärungsversuch) (obligatorisch)<br />
Ein Becherglas wird mit konzentrierter Zitronensäure-Lösung gefüllt.<br />
Zwei Gegenstän<strong>de</strong> wer<strong>de</strong>n aus <strong>de</strong>r Zitrone gezogen <strong>und</strong> über ein Kabel mit zwei Krokodil-<br />
Klemmen direkt miteinan<strong>de</strong>r verb<strong>und</strong>en <strong>und</strong> in <strong>die</strong> Lösung getaucht, ohne dass sie sich<br />
berühren.<br />
Versuch c (Ergänzungsversuch) (fakultativ)<br />
Die bestehen<strong>de</strong> Spannung kann zusätzlich nachgewiesen wer<strong>de</strong>n, in<strong>de</strong>m <strong>de</strong>r Stecker <strong>de</strong>s<br />
Kopfhörers an <strong>die</strong> bei<strong>de</strong>n Bleche gehalten wird. (Auf Anschlussbereiche achten!)<br />
Versuch d (Zusatzversuch) (fakultativ)<br />
„Cracks“ haben <strong>die</strong> Möglichkeit, wenn Sie <strong>de</strong>n Versuch a <strong>und</strong> b durchgeführt sowie <strong>die</strong> Arbeitsaufträge<br />
1-4 gelöst haben, „mehr Energie“ mithilfe von Zitronenbatterien zu liefern. Mit <strong>die</strong>ser<br />
kann ein alter batteriebetriebener Wecker funktionstüchtig gemacht wer<strong>de</strong>n.<br />
Es wird ein Versuch wie Versuch 1 aufgebaut, nur wer<strong>de</strong>n mehrere Zitronen so hintereinan<strong>de</strong>rgeschaltet,<br />
dass im Stromkreis Gegenstän<strong>de</strong> aus Zink <strong>und</strong> Kupfer in <strong>de</strong>r Reihenfolge<br />
immer abwechseln.
23<br />
Entsorgung<br />
Die Metalle wer<strong>de</strong>n wie<strong>de</strong>rverwen<strong>de</strong>t <strong>und</strong> <strong>die</strong> Zitronen im Hausmüll entsorgt.<br />
Sicherheitshinweis:<br />
Das Obst darf nach <strong>de</strong>m Versuch auf keinen Fall mehr<br />
gegessen wer<strong>de</strong>n!<br />
Substitutions-Prüfung nicht erfor<strong>de</strong>rlich:<br />
Gefahren durch Einatmen o<strong>de</strong>r Hautkontakt mit <strong>de</strong>m Schema 1 (Heft 3, Seite 25 f) geprüft:<br />
keine Gefährdung<br />
Brand- o<strong>de</strong>r Explosionsgefahr mit Schema II (Heft 3, Seite27) geprüft: keine<br />
Sonstige Gefahren mit Schema III (Heft 3, Seite 28) geprüft: Das Obst darf auf keinen Fall nach<br />
<strong>de</strong>m Versuch gegessen wer<strong>de</strong>n!<br />
Maßnahmen: (Symbole be<strong>de</strong>uten: Min<strong>de</strong>ststandards, Schutzbrille, Handschuhe, Abzug, geschl.System, Lüften, Brandschutz)<br />
TRGS<br />
500<br />
Lehrerversuch/Schülerversuch Schutzstufe 1<br />
Datum:.........................<br />
Unterschrift:.........................................