Einfluss des Drucks auf die Löslichkeit von Kohlendioxid

Die Idee dahinter

Mineralwasser - mal still mal sprudelnd

Am Beispiel von Mineralwasser lassen sich idealerweise in Experimenten mit Spritzen (ChemZ) die Einflüsse der Druckveränderungen auf chemische Gleichgewichte untersuchen.

Als Experiment im Distanzunterricht geeignet!
Auswertung des Videos und Versuche mit Chemz Kits wurden erfolgreich erprobt.

Arbeitsmaterialien

Le Chatelier Sprudel Chemieunterricht Druck Experiment Material Chemz Spritzen

Experimentelle Ermittlung der Druckabhängigkeit der Löslichkeit von CO₂

Anleitung für einfache Versuche mit Spritzentechnik.

Die Erläuterungen erfolgen vernetzend über eine Modellierung auf Teilchenebene.

Analogie

Anaogie Druck Le Chatelier Sörung Bälleschlacht

Darstellung der Auswirkungen von Druckveränderungen durch Raumvergrößerung

Das Aufgreifen der Bälleschlacht wird hier für die Erläuterung der Druckveränderung in dem Mehrphasensystem Gasphase/in Wasser gelöstes Gas genutzt.

Eine "Übersetzung" in ein einphasiges System mit mehreren Gasen (z. B. 2 NO₂ ⇌ N₂O₄) lässt sich mit der Bälleschlacht nicht trivial darstellen, da die Bälle sich "nicht in ihrer Gestalt" verändern". Hier betrachten wir im Untericht die Darstellungen von Gasteilchen.

Erweitertes Experiment

Experimentelle Ermittlung der pH-Abhängigkeit der Löslichkeit von CO₂

Eine Betrachtung der Konzentrationsänderung wäre hier möglich. Dazu verändert man die Konzentration der Oxonium - bzw. Hydroxidionen in der Lösung und führt die Löslichkeitversuche bei verschiedenen pH-Werten durch.

Folie

Partialdruck

Veranschaulichung der Zusammenhänge zwischen Gesamtdruck, Partialdruck und Konzentration in Gasen

Schlagworte

Druckabhängigkeit, Gleichgewicht, Wiedereinstellung von Gleichgewichten, Le Chatelier, Löslichkeit, Kohlenstoffdioxid, ChemZ, Spritzentechnik, Mineralwasser, Kohlensäure, Konzentrationsabhängigkeit, pH-Wert-Abhängigkeit, Experimente im Distanzunterricht

Hinweise

Anschließend wird der Einfluss der Konzentrationsänderungen - ausgehend vom Modell und einer begründeten Hypothese - untersucht.
Alternativ es wird am Kontext der Katastrophe am Lake Nyos zunächst das Erlernte angewendet und gefestigt.

Ehrenamtliche Fortentwicklung der Arbeit von LNCU im SINUS Projekt 2017-2020: Andreas Bindl, Andreas Böhm, Gregor von Borstel, Manfred Eusterholz, David Weninger, Lernaufgaben für einen kompetenzorientierten Chemieunterricht in der gymnasialen Oberstufe. In: SINUS.NRW: Motivation durch kognitive Aktivierung QUA-LiS NRW (Hg.); Roß, Joachim (Hg.) 2020, CC-BY-SA 4.0, S. 135 - 152.

Literatur

Gregor von Borstel und Andreas Böhm, Chemie mit Magensonde und Spritze, Naturwissenschaften im Unterricht Chemie 2003 Nr. 78.
Gregor von Borstel und Andreas Böhm, ChemZ - Chemieunterricht mit medizintechnischem Gerät, Naturwissenschaft im Unterricht Chemie, Heft 81, 2004
Gregor von Borstel und Andreas Böhm, Le Chatelier einmal anders, Gleichgewichtsverschiebungen am Kontext Sprudelwasser, Naturwissenschaft im Unterricht Chemie, Heft 96, Sicher Experimentieren, 6/2006, S. 34-37
Gregor von Borstel und Andreas Böhm, Active O2 – Powerstoff mit Sauerstoff, kontextorientierte Prüfung von Werbeaussagen, MnU 59/7 (15.10.2006) S. 413-415.
von Borstel, G., Eusterholz, M. und Böhm, A., 2017. Mehr „spritzige“ Experimente mit Gasen. NiU Chemie, 157/2017 Gase als Unterrichtsthema in Sek. I und II, 17-22.
von Borstel, G., Weninger, D. und Bindl, A., 2017. Klein aber fein, Einfache Darstellung und Nachweisreaktionen von Gasen in Kunststoffspritzen, NiU Chemie, 157/2017 Gase als Unterrichtsthema in Sek. I und II, 12-16.
Andreas Bindl, Andreas Böhm, Gregor von Borstel, Manfred Eusterholz, David
Weninger, Lernaufgaben für einen kompetenzorientierten Chemieunterricht in der
gymnasialen Oberstufe. In: SINUS.NRW: Motivation durch kognitive Aktivierung, QUA-LiS NRW (Hg.); Roß, Joachim (Hg.) 2020, S. 135 - 152.
Gregor von Borstel, Andreas Böhm, Eine Bälleschlacht, das Massenwirkungsgesetz und Le Chatelier – eine tragfähige Analogie für den Unterricht zum dynamischen Gleichgewicht. Einladung zur Diskussion, in CHEMKON, Volume 29, Issue 7, pages 673–680, Oktober 2022.