Der
“Hofmann-Apparat zur Zerlegung von Wasser” – eingeführt von
dem deutschen Chemiker A. W. von Hofmann (1813 – 1892) - ist ein aus
drei
miteinander kommunizierenden Röhren bestehendes
Elektrolysegerät,
in dem man mit Schwefelsäure angesäuertes Wasser in seine
Elemente
zerlegen kann. An Platinelektroden bilden sich Wasserstoff und
Sauerstoff
etwa im Volumenverhältnis zwei zu eins. Ein Transformator dient
als
Gleichspannungsquelle.
Eine Mikro-Version (MHO)
wird hier in Weiterentwicklung des
vorigen
Experiments aus zwei großen Plastik-Pipetten gebaut.
Da Cola eine zu geringe
Konzentration an Ladungsträgern für eine Elektrolyse im MHO.
Als Elektrolyt wird aus Cola light daher eine konzentrierte
Natriumsulfat-Lösung
hergestellt. (Alternative: Natriumsulfat in
Wasser).
Durch den Zusatz Phenolphthalein kannst Du mehr über die
chemischen
Teilreaktionen in den beiden Pipetten erfahren.
...Z.
2.10
Analyse des Wassers aus Cola und Re-Synthese 4:
Mikro-Hofmann-Apparatur
(MHA) aus 2 Plastikpipetten
Material
2 Plastik-Pipetten
(3+3 ml), 2 große (B|Braun Sterican Größe 18)
und
4 kleine Injektionsnadeln (Sterican 0.45 x 12 mm) mit
zugeschweißten
Plastik-Enden, 5-mL-Spritze mit langer (vorne abgeschnittener) Nadel,
50-mL
Infusionsflasche als Salzbrücke und Stativ,
AC/DC-Adapter 12 V, 2 Kabel mit Krokodilklemmen, Zündfunkengeber,
konz. Lösung von Natriumsulfat in abgestandener Cola light mit
einigen
Tropfen Phenolphthalein-Lösung (PhPh).
Aufgaben
1.
Durchstich
jede Pipette bei der Zahl
"2"
sehr schräg mit je einer großen zugeschweißten
Injektionsnadel.,
in jeden Pipetten-Kopf stich zusätzlich wie im vorigen
Versuch je 2 kleine zugeschweißte Injektionsnadeln.
2. Fülle
die Pipette mittels der Spritze vollständig mit dem Elektrolyten.
Gib auch etwa 5 mL der Lösung in die Infusionsflasche.
3. Drehe die
Elektrolyse-Apparatur
langsam um, und tauche sie in die Infusionsflasche.
4. Photo 1:
Verbinde die langen Elektroden mit der Batterie. (Fortsetzung siehe
unten)
Beobachtungen
Photo
2:
a) Gasentwicklung an
beiden
Elektroden, der Elektrolyt in der Kathodenpipette verfärbt sich
rot.
b) Im Kopf der
Kathodenpipette
sammelt sich 2 mL Gas, in der Anodenpipette 1 mL Gas.
Erklärung
Red:
4 H2O(l) + 4 e- --> 2 H2(g) +
4
OH-(aq)
Die
PhPh-Verfärbung
zeigt die Entstehung der Hydroxid-Ionen bei der.Reduktion
an..
Ox:
2 H 2O(l) --> O2(g)
+ 4 H+(aq) + 4 e -
Redox:
6 H 2O(l) --> 2 H2 (g) + O2
(g) + 4 OH-(aq)
+ 4 H+(aq)
Fortsetzung
des Versuchs
5.
Ändere die Polung an der Spannunsgquelle und elektrolysiere so
lange
weiter, bis sich gleich viel Gas in beiden Pipetten gebildet hat.
6. Sobald
die Köpfe beider Pipetten gleich viel Gas enthalten (Photo 3),
entferne die Kabel von den unteren Elektroden.
7. Verbinde den
Zündfunkengeber
mit den kleinen, in den Gasraum ragenden Elektroden.
8.
Halte die Pipette gut fest, während Du versuchst, das Gasgemisch
zur
Explosion zu bringen.
Beobachtungen
a) Bei der
linken Pipette gelingt die Zündung nicht, bei der rechten erfolgt
eine Explosion.
b) Photo
4: Es entsteht
ein Unterdruck, der den Pipetten-Kopf zusammen und anschließend
Elektrolyt
hochsaugt.
c) Es
bleibt
ein kleiner Gasrest übrig.
ErklärungAus
dem Knallgas bildete sich wieder Wasser. Als Flüssigkeit hat
dieses
ein viel kleineres Volumen. Das bewirkt den Unterdruck und das
Hochsaugen.
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Veröffentlichung: 30.10.2005....................
..............letzte
Veränderung: 30.12.2007