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Versuche

Verbrennung von Alkanen und Nachweis der Reaktionsprodukte

Zielsetzung

  • In diesem Experiment lernst du, welche Reaktionsprodukte bei der vollständigen Verbrennung von Alkanen entstehen.
  • In diesem Experiment kannst du deine Fertigkeiten zu den beiden dir bekannten Nachweisreaktionen für Wasser und Kohlenstoffdioxid anwenden.

Material

  • Stativmaterial
  • Glastrichter
  • Reagenzglas
  • Stopfen
  • Reagenzglasklammer
  • Pipette
  • Watesmo-Papier
  • Gasbrenner

Chemikalien

  • Propan oder Butan 
  • Calciumhydroxid-Lösung
Direkt zur Versuchsbeschreibung

Edukte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Propan \(\ce{C3H8}\)
GHS02 - Entzündlich GHS04 - Komprimierte Gase
H220: Extrem entzündbares Gas. H280: Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P377: Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann. P381: Bei Undichtigkeit alle Zündquellen entfernen. P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Calciumhydroxid \(\ce{Ca(OH)2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H315: Verursacht Hautreizungen. H318: Verursacht schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen.
P280: Augenschutz/Gesichtsschutz tragen P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Propan
\(\ce{C3H8}\)
GHS02 - Entzündlich GHS04 - Komprimierte Gase
H220: Extrem entzündbares Gas. H280: Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P377: Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann. P381: Bei Undichtigkeit alle Zündquellen entfernen. P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Calciumhydroxid
\(\ce{Ca(OH)2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H315: Verursacht Hautreizungen. H318: Verursacht schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen.
P280: Augenschutz/Gesichtsschutz tragen P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.

Produkte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Kohlenstoffdioxid (als Reaktionsprodukt) \(\ce {CO_2} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Wasser \(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Calciumcarbonat \(\ce{CaCO3}\)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Kohlenstoffdioxid (als Reaktionsprodukt)
\(\ce {CO_2} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Wasser
\(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Calciumcarbonat
\(\ce{CaCO3}\)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.

Versuchsaufbau und Durchführung

1. Spanne einen Glastrichter in ein Stativ ein, so dass die große Öffnung nach unten zeigt (Abb. 1.1).

2. Setze ein passendes Reagenzglas kopfüber auf das Glasrohr des Trichters.

3. Stelle nun den Gasbrenner unter den Trichter und stelle sicher, dass noch ein wenig Abstand zwischen der Flamme und dem Gastrichter besteht, damit dieser nicht schmilzt oder springt.

4. Stelle die blaue, rauschende Flamme des Brenners ein und beobachten, was im Reagenzglas passiert.

5. Nimm das Reagenzglas vorsichtig mithilfe der Reagenzglasklammer vom Trichter ab (Vorsicht! Es könnte heiß sein) und halte ein Stück Watesmo-Papier an den Rand des Reagenzglases (Abb. 1.2).

6. Wiederhole den 4. Schritt. Diesmal nimmst du das Reagenzglas ab, drehst es und füllst etwa zwei Finger breit Kalkwasser (Calciumhydroxid-Lösung) mit der Pipette hinein. Verschließe es mit einem Stopfen und schüttle das Reagenzglas (Abb. 1.3). Beobachte, was mit der Lösung passiert.

Aufgabe
Aufgabe

Führe das Experiment durch, notiere deine Beobachtungen und versuche diese mithilfe deiner Kenntnisse über die Reaktionen der Alkane sowie typischer Nachweisreaktionen zu erklären.

Lösung

Beobachtungen

  1. Am Reagenzglasrand schlägt sich eine farblose Flüssigkeit nieder. Bringt man das Watesmo-Papier damit in Kontakt färbt sich dieses blau.
  2. Bei Zugabe von Calciumhydroxid-Lösung in das Reagenzglas, trübt sich die Lösung nach kurzem Schütteln weiß ein.

Erklärung

Wie du bereits im Artikel zu den Reaktionen der Alkane lernen konntest, verbrennen Alkane unter genügend Sauerstoffzufuhr zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Übliche Gasbrenner verwenden Propan oder Butan als Brennstoff. Das sind kurzkettige Alkane. Damit lassen sich die beiden Reaktionsprodukte auch hier nachweisen.

\( \ce {C3H8 + 5 O2}\rightarrow\ce{3 CO2 + 4 H2O}\)

zu Beobachtung 1:

Wasser wird als Kondensat am Reagenzglasrand sichtbar und kann durch Blaufärbung des Watesmo-Papiers nachgewiesen werden.

zu Beobachtung 2:

Kohlenstoffdioxid lässt sich durch die Kalkwasserprobe nachweisen. Wenn Propan bzw. Butan zu Wasser und Kohlenstoffdioxid reagieren, müsste sich das Gas im Reagenzglas befinden. Wenn du also Calciumhydroxid-Lösung hinzu gibst, reagiert diese mit Kohlenstoffdioxid zum schwerlöslichen weißen Salz Calciumcarbonat. Das kannst du gut an der weißen Trübung der Lösung erkennen.

\( \ce {CO2 + Ca(OH)2}\rightarrow\ce{CaCO3 + H2O}\)