Übungen im Experimentalvortrag:Die Chemie des

Gehalten von: Pia Yvonne Brandt

Philipps-Universität MarburgFachbereich Chemie

3

MacGyver – ein kürzer Überblick

Zur Serie

US-amerikanische

Abenteuerserie

139 Episoden/ 7 Staffeln

Erstausstrahlung 1985

Letzte Ausstrahlung

10.08.-30.12.2005

Zur Hauptperson Studium der Chemie

und Physik Special Agent der

Phoenix Foundation Aufgabenbereiche Hilfsmittel

Zitat

4

Yo u d o n `t n e ed a w e ap o n w h e n y o u `re a rm ed w ith im ag in a tio n

M acG yver

5

Inhaltsverzeichnis1. Geheimtinte

2. Hausgemachter Feuerlöscher

3. Chemical fog

4. Bau eines Sprengsatzes

5. „Primitivbatterie“ zu Zeiten Arthurs

6. a) Vanadium-Nachweis

b) Elektrolyse

7. Kenntlichmachung eines

Laserstrahls

6

1.Geheimtinte

Demonstration 1

Das hier verwendete Titelblatt Aus „Super Science with MacGyver“ konnte hier nicht veröffentlicht werden.Näheres siehe Ausarbeitung [3]

Sympathetische Tinte

konzeption-text.biz.html

• sympathisch von griech. Sympatheia = Zuneigung

• Nutzung bereits 50 n. Chr. (aus der Thithymallus-

Pflanze)

• sehr beliebt im 17. bis Anfang des 19. Jh.

• Verwendung: Übermittlung geheimer Botschaften

• nicht sichtbar oder verändert nach einiger Zeit

ihre Eigenschaften

8

2. Hausgemachter Feuerlöscher

Versuch 1

9

2. Reaktion von Säuren und Salzen(Klasse 10.3.1)

)(32)()()(3 aqaqaqs COHNaC lHC lN aHCO

0,7)( H C lp K S 3 5,6)( 32 C OHp K S

Säurestärken:

HA

AOHS c

ccK

3OHHA 2 AOH3 SS KpK lg

2.1

2.2 )(32 aqCOH OHCO g 2)(2

10

3. Chemical fog

Versuch 2

11

3. Chemical fog

OHNaC lNHNaOHC lNH sgaqs 2)()(3)()(4

3.1 Vorreaktionen:

)()(44)(42)(4 gsaqs HClHSONHSOHClNH

12

3.2 Gleichgewicht einer Säure-Base-Reaktion

(Klasse 10.3.1)

fog - smoke

S2-B1-Addukt S1 B2

)2()1(

S

S

KKK )2()1( SS pKpKpK

Gleichgewichtskonstante

)()(3 gg HClNH

25,16pK

)(4 sClNH

13

3.3 Aggregatzustände(Klasse 8.1)

Nebel

flüssig/gasförmig

Heterogene Gemische

Rauch

fest/gasförmig

AEROSOL

14

4. Bau eines Sprengsatzes- oder die Reaktion eines unedlen Metalls mit

Wasser (Versuch 3)(Klasse 11.1)

4.1 Reaktionsmechanismus

Normalpotential Natrium

Normalpotential Wasser

Potentialdifferenz

= -2,713 V

= -0,828 V

ΔE = 1,885 V

kJHHOHNaOHNa gaqaqaqs 5,2852222 )(2)()()(2)(

kJHOHOH ggg 98,24122 )(2)(2)(2

0 +I -II +I -II +I 0

  0 0 +I -II

15

4. Anwendung der Reaktion Natrium mit Wasser

Versuch 3

16

5. „Primitivbatterie“ zu Zeiten Arthurs

Versuch 4

17

5.1 Das Daniell-Element(Klasse 10.1.)

Halbzellreaktionen

Summe beider Zellreaktionen:

Reduktion:

Oxidation:

+II 0

0 +II

Gesamtreaktion

VE

EEE AnodeKathode

1,1

+II 0 0 +II 2)()()(

2)( aqssaq ZnCuZnCu

VZnZnEeZnZn

VCuCuECueCu

aqs

saq

76,0)/(2

34,0)/(2

22)()(

2)(

2)(

18

5.2 Nernstsche Gleichung(Jg. 13.2 Elektrochemie Wahlthema)

allgemein:

für Daniell-Element:

)()(

ln2

)/()/(

)(1ln

2)/(

)(1ln

2)/(

ln

2

222

22

22

CuaZna

FRTZnZnECuCuEE

EEE

ZnaFRTZnZnEE

CuaFRTCuCuEE

QzFRTEE

AnodeKathode

Anode

Kathode

19

6. a) Farben der Komplexe des

VanadiumsVersuch 5

6. b) ElektrolyseVersuch 6

6a) 1. Oxidationsstufen des Vanadiums

OHV OU OK 242 5.1)) ((

][),(),( 1 0322 OA l S iFO HVA lK

C lV OP b 345 )(

Vorkommen:

Vanadinit

Roscoelit

Carnotit

Vanadium:

Erstentdeckung 1802 Andrés Manuel del Rio

Zweitentdeckung 1830 Niels Gabriel Sefström

Elementhäufigkeit: 0,013 (Gew.-% bezogen auf die Erdkruste)

21

6a) 2. Farbigkeiten der Komplexe(Jg. 13.2 Wahlthema Komplexchemie)

22

6a) 3. Physiologisches

• essentiell für Menschen (täglich 1-2 mg), Tiere und Pflanzen

• längere Einnahme von überphysiologischen Mengen führt zu:

- grünschwarzer Verfärbung der Zunge- Asthma- Übelkeit- Krämpfen- evtl. Bewußtlosigkeit- (toxisch)VANADISMUS

www.muez.de

23

6b) Elektrolyse(Klasse 11.1. Redoxreaktionen der Elektrolyse)

Kathode (Eisenelektrode)

Anode (Graphitelektrode)

Gesamtgleichung

6b).1 Reaktionsgleichungen

)()(322 aqaq OHOHOH

+I -I +I –II 0 0 +I -II +I )()()(2)(22)()( 22222 aqaqggaqaq OHNaClHOHClNa

eClCl gaq 22 )(2)(

-I 0

)()(2)(3 2 aqgaq HOHeOH+I –II 0 –II +I

24

6b) 2. Strukturen des Phenolphthaleins

(Klasse 10.3.1.)

C

O

O

OH

OH

COO O

O Na+

Na+

-

-

Phthalid-Form Chinoide-Form

+2NaOHOH22

25

7. Laser

Demonstration 2

7. Laser(Physikalische Chemie)

LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

(Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung)

Stimulierte Emission:

Ein Photon induziert in einem angeregten Atom eine weitere Emission eines Photons

w w w .irs .u n i-s tu ttg a rt.d e /leh re

27

• monochromatisch

• hohe räumliche Kohärenz

• kleine Strahlendivergenz

7.1 Eigenschaften eines Laserstrahls

28

7.2 Streuung am Laserstrahl

Laser