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UNTERHALTIGE ERFAHRUNGEN ZU HAUSE
Elektrolyse im Glas. Chemische Experimente
Unterhaltsame Erlebnisse zu Hause / Chemieexperimente für Kinder Tatsächlich werden Experimente in der Elektrochemie oft zu Hause ausprobiert, aber nicht immer gelingt etwas: Eine Kleinigkeit – und nichts passiert. Wenn Sie alle unsere Anweisungen befolgen, können Sie sicher sein, dass das Erlebnis gelingt. Beginnen wir mit einer sehr einfachen, aber lehrreichen Erfahrung. Für ihn benötigen Sie ein einziges Reagenz: Tinte beliebiger Farbe. Stimmt, am Gerät muss man ein wenig arbeiten. Nehmen Sie zwei Metallstreifen mit einer Länge von 8 bis 10 cm und einer Breite von 1 bis 2 cm. Sie können aus Eisen, Kupfer oder Aluminium bestehen – egal, solange sie frei in ein transparentes Gefäß gelangen – ein hohes oder ein großes Becherglas Reagenzglas. Bohren Sie vor dem Experiment auf einer Seite Löcher in die Platten, um Leiter anzuschließen. Bereiten Sie zwei identische, im wahrsten Sinne des Wortes wenige Millimeter dicke Abstandshalter aus Kunststoff oder Holz vor und kleben Sie diese mit Metallstreifen so zusammen, dass sie sich parallel angeordnet nicht berühren. Fast jeder Kleber ist geeignet – BF, Moment usw. Gießen Sie Wasser in ein Becherglas oder Reagenzglas und tropfen Sie so viel Tinte hinein, dass die Lösung nicht sehr farbgesättigt ist (sie sollte aber auch nicht durchsichtig sein). Senken Sie die Konstruktion aus zwei Streifen hinein und verbinden Sie sie mit Drähten mit zwei in Reihe geschalteten Batterien, „Plus“ mit „Minus“. Einige Minuten später beginnt die Tintenlösung zwischen den Platten aufzuhellen und dunkle Partikel sammeln sich unten und oben. Die Zusammensetzung der Tinte besteht aus sehr kleinen, in Wasser suspendierten Farbpartikeln. Unter Einwirkung der Strömung verkleben sie und können nicht mehr im Wasser schwimmen, sondern sinken unter Einwirkung der Schwerkraft zu Boden. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Lösung dadurch immer blasser wird. Doch wie gelangten die Teilchen nach oben? Beim Anlegen von Strom an Lösungen entstehen häufig Gase. In unserem Fall nehmen Gasblasen feste Partikel auf und tragen sie nach oben.
Im nächsten Experiment dient ein dickwandiges, sich nach oben ausdehnendes Teeglas als Elektrolytbad. Bereiten Sie einen Sperrholzkreis mit einem solchen Durchmesser vor, dass er drei bis vier Zentimeter über dem Boden an die Glaswand gedrückt wird. Bohren Sie im Voraus zwei Löcher in den Kreis (oder schneiden Sie einen Schlitz im Durchmesser hinein) und stechen Sie zwei Löcher in der Nähe mit einer Ahle durch: Die Drähte werden durch sie geführt. Stecken Sie zwei 5-6 cm lange, an einem Ende angespitzte Bleistifte in große Löcher oder in einen Schlitz. Als Elektroden dienen Bleistifte, genauer gesagt deren Minen. Machen Sie an den unbearbeiteten Enden der Bleistifte Kerben, damit die Minen freiliegen, und befestigen Sie die blanken Enden der Drähte daran. Verdrehen Sie die Drähte und wickeln Sie sie vorsichtig mit Isolierband um. Damit die Isolierung absolut zuverlässig ist, verstecken Sie die Drähte am besten in Gummischläuchen. Alle Teile des Geräts sind fertig, es bleibt nur noch der Zusammenbau, dh das Einsetzen eines Kreises mit Elektroden in das Glas. Stellen Sie das Glas auf einen Teller und füllen Sie es bis zum Rand mit einer Lösung aus Waschsoda Na2CO3 in einer Menge von 2-3 Teelöffeln pro Glas Wasser. Füllen Sie zwei Reagenzgläser mit derselben Lösung. Eine davon mit dem Daumen verschließen, auf den Kopf stellen und in ein Glas tauchen, damit keine einzige Luftblase hineinkommt. Setzen Sie das Reagenzglas unter Wasser auf die Stabelektrode. Machen Sie dasselbe mit der zweiten Röhre. Batterien – mindestens drei an der Zahl – müssen in Reihe geschaltet werden, „Plus“ an das „Minus“ der anderen, und Drähte von den Stiften an die äußersten Batterien anschließen. Die Elektrolyse der Lösung beginnt sofort. Positiv geladene Wasserstoffionen H+ geht zur negativ geladenen Elektrode – der Kathode –, bindet dort ein Elektron an und verwandelt sich in Wasserstoffgas. Wenn am mit „Minus“ verbundenen Stift eine volle Röhre Wasserstoff gesammelt wird, kann diese entnommen und ohne Umdrehen das Gas angezündet werden. Es leuchtet mit einem charakteristischen Geräusch auf. An der anderen positiven Elektrode (Anode) wird Sauerstoff freigesetzt. Verschließen Sie das damit gefüllte Reagenzglas mit dem Finger unter Wasser, nehmen Sie es aus dem Glas, drehen Sie es um und bringen Sie einen glimmenden Splitter hinein – er wird leuchten. Also raus aus dem Wasser2O stellte sich heraus und Wasserstoff H2und Sauerstoff O2; Wozu dient die Limonade? Um das Erlebnis zu beschleunigen. Reines Wasser leitet Strom sehr schlecht, die elektrochemische Reaktion darin ist zu langsam. Mit demselben Gerät kann ein weiteres Experiment durchgeführt werden – die Elektrolyse einer gesättigten Natriumchloridlösung NaCl. In diesem Fall wird eine Röhre mit farblosem Wasserstoff und die andere mit gelbgrünem Gas gefüllt. Dabei handelt es sich um Chlor, das aus Speisesalz entsteht. Chlor gibt seine Ladung leicht ab und wird als erstes an der Anode freigesetzt. Verschließen Sie das Reagenzglas mit Chlor, das auch etwas Salzlösung enthält, mit dem Finger unter Wasser, drehen Sie es um und schütteln Sie es, ohne den Finger davon zu entfernen. In einem Reagenzglas entsteht eine Chlorlösung – Chlorwasser. Es hat starke Bleicheigenschaften. Wenn Sie beispielsweise einer hellblauen Tintenlösung Chlorwasser hinzufügen, verfärbt sich diese. Bei der Elektrolyse von Speisesalz entsteht ein weiterer Stoff – Natronlauge. Dieses Alkali bleibt in Lösung, was überprüft werden kann, indem man etwas Phenolphthaleinlösung oder einen selbstgemachten Indikator in ein Glas in der Nähe der negativen Elektrode tropft. Im Experiment erhielten wir also gleich drei wertvolle Stoffe – Wasserstoff, Chlor und Natronlauge. Aus diesem Grund wird die Salzelektrolyse in der Industrie so häufig eingesetzt. Mit Hilfe von Strom und einer gesättigten Natriumchloridlösung kann ein weiteres interessantes Experiment durchgeführt werden. Kommen wir nun dazu, dass wir mit einem gewöhnlichen Bleistift Metall bohren. Bereiten Sie eine gesättigte Salzlösung in einer Tee-Untertasse vor. Schließen Sie eine Rasierklinge an den Pluspol einer Taschenlampenbatterie an (die Klinge dient als Anode). Brechen Sie am angespitzten Ende des Bleistifts die Mine ab und stechen Sie diese mit einer Nadel etwa einen halben Millimeter heraus. 2-3 cm höher, machen Sie mit einem Messer eine Kerbe in den Stift und wickeln Sie das Ende des blanken Drahtes darum; Wickeln Sie diese Stelle mit Isolierband um und befestigen Sie das andere Ende des Kabels am Minuspol der Batterie (der Stift dient als Kathode). Legen Sie die Klinge in eine Untertasse mit Lösung und berühren Sie die Klinge mit dem Kathodenstift. Sofort beginnen Wasserstoffblasen um den Stift herum aufzusteigen. Und die Anodenklinge löst sich auf: Die Eisenatome laden sich auf, verwandeln sich in Ionen und gehen in Lösung. So entsteht in zehn bis fünfzehn Minuten ein Durchgangsloch in der Klinge. Es bildet sich besonders schnell, wenn der Akku neu ist und die Klinge dünn ist (0,08 mm). In Aluminiumfolie ist in Sekundenschnelle ein Loch gebohrt. Wenn Sie mit einem Bleistift an einer bestimmten Stelle auf einer dünnen Metallplatte ein Loch bohren möchten, ist es besser, das Werkstück vorher zu lackieren und den Lack an der Stelle zu entfernen, an der Sie bohren möchten. Die Aussparung im Stift war notwendig, damit der Stift das Metall nicht berührte. Andernfalls wird der Stromkreis sofort geschlossen, der Strom fließt nicht durch die Lösung und es findet keine Elektrolyse statt. Sie können mit einem Bleistift ohne Elektrolytbad (in unserem Fall ohne Teeuntertasse) bohren. Legen Sie die Anodenplatte auf ein Brett oder auf einen Teller, lassen Sie Wasser abtropfen, tauchen Sie den an der Batterie befestigten Bleistift in Salz und tauchen Sie das angespitzte Ende in einen Tropfen. Entfernen Sie von Zeit zu Zeit die Elektrolyseprodukte mit einem Tuch und tragen Sie einen neuen Tropfen auf. Durch Wiederholen dieses Vorgangs können Sie mühelos Metallfolie oder Blech aus einer Blechdose durchbohren. Übrigens können Sie auch ein Loch in ein kaputtes Stahlmesser bohren, um einen neuen Griff daran zu befestigen. Zum Bohren von Metall mit einer Dicke von mehr als einem Millimeter reicht eine Batterie natürlich nicht aus – Sie müssen mehrere Batterien parallel schalten oder einen Abwärtstransformator mit Gleichrichter verwenden – zum Beispiel von einer Kindereisenbahn oder von einem Holzverbrennungsgerät. Und unabhängig von der Stromquelle und der Elektrolysemethode müssen Sie die Elektrolytlösung mehrmals wechseln und das Loch mit einem Nagel oder einer Ahle gut reinigen. Autor: Olgin O.M.
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