LERNZIELE: Physikalische und chemische Eigenschaften von Trockeneis
Lege ein flaches Stück Trockeneis auf die Arbeitsfläche und beobachte, wie leicht es auf der Arbeitsfläche „schwimmt“, wenn du ihm einen kleinen Schubs gibst. Beobachte auch, wie sich fein gemahlenes Trockeneis auf der Theke bewegt.
Bildet sich eine Pfütze aus Flüssigkeit? Nein, warum nicht?
Feststoff → Gas (Sublimation)
Vergleiche dies mit einem Eiswürfel aus H2O (s)
Feststoff → Flüssigkeit (Schmelzen)
Setz eine Münze auf den Rand des Trockeneises. Was kannst du beobachten oder hören?
Was ist Trockeneis? Es ist festes, gefrorenes CO2
Wir atmen O2 ein und atmen CO2 aus. Wird uns auf der Erde das O2 ausgehen?
Nein. Bäume und Pflanzen nehmen CO2 auf und produzieren O2.
Warum tut es weh, das Trockeneis zu berühren? Die Schüler sollen es anfassen, aber nur ganz kurz.
Bei Raumtemperatur und Druck ist CO2 (s) → CO2 (g). In festem CO2 herrscht eine Anziehungskraft zwischen den Molekülen. Es erfordert Wärme, um die Moleküle voneinander wegzuziehen. Der Feststoff nimmt Wärme von den ihn umgebenden Luftmolekülen auf. Wenn man Trockeneis länger als ein paar Sekunden berührt, tut es weh. Es nimmt die Wärme von deiner Hand auf, wenn du es berührst.
2. Kann man einen Luftballon mit festem Kohlendioxid aufblasen?
Die Schüler sehen, wie das Trockeneis von einem Feststoff zu einem Gas wird, indem sie ein Stück Trockeneis in einen Ballon geben. Dehne einen Luftballon mit beiden Händen weit auf – stecke deine Finger tief in den Ballon, um ihn so weit wie möglich zu dehnen. Lassen Sie einen Schüler oder eine Schülerin mit einer Zange ein kleines Stück oder mehrere kleine Stücke Trockeneis in den Ballon geben. Verschließen Sie den Ballon und beobachten Sie, wie er sich aufbläst, während das Trockeneis sublimiert (fest → gasförmig). Einer der Schüler kann den Ballon behalten, um ihn für die Flüssigstickstoffstation zu verwenden.
Was ist der weiße Reif auf der Außenseite des Ballons? Einige Schüler denken, dass Trockeneis durch den Ballon geht. Diskutiert über den Wasserdampf in der Luft und wie er am Ballon kondensiert, weil er kalt ist. Fühle, wie kalt es ist.
3. Nebel machen
Fülle eine Plastikwanne halbvoll mit heißem Wasser aus dem Waschbecken. Gieße ein bis zwei Tassen mit kleinen Trockeneisstückchen in das heiße Wasser, alles auf einmal. Was beobachtest du?Was ist der Nebel? Warum fließt er über den Rand des Behälters auf den Boden?
Nebel: Der Nebel besteht nicht nur aus CO2 (g). Wenn du CO2 ausatmest, ist es klar. Der Wasserdampf über dem heißen Wasser kondensiert. Wenn das CO2 sublimiert, CO2 (s) → CO2 (g), nimmt es Wärme auf, wodurch es sehr kalt wird und Wasser kondensiert (wie Nebel oder Wolken).
Warum fällt der Nebel zu Boden? Er ist schwerer als die Luft. Sprechen Sie über Feuerlöscher, die CO2 (l) enthalten, das CO2 (g) bildet und auf das Feuer herabfällt und O2 (g) vom Feuer fernhält, so dass es das Feuer löscht. Zünden Sie eine Geburtstagskerze an und lassen Sie die Schüler sie in den Nebel stellen. Sie werden sehen, dass das CO2 (g) die Flamme sofort ausbläst.
Fülle ein 250-mL-Becherglas etwa zur Hälfte mit Wasser. Lege ein kleines Stück Trockeneis in das Wasser. Die Schüler können sehen, wie das CO2 (s) → CO2 (g) blubbert.
4. Was ist der Unterschied zwischen Eis und „Trockeneis“?
Lassen Sie die Schüler ~70 mL Wasser in drei 100 mL Bechergläser füllen. Stellen Sie die Becher auf eine Rührplatte. Die Schüler geben Bromthymolblau-Indikator in jedes Becherglas – rühren Sie die Lösung mit einem Rührstab um. Gib in ein Becherglas etwas Eis und in das andere Becherglas einen Klumpen Trockeneis. Was siehst du?
Das CO2 löst sich in Wasser auf und es entsteht Kohlensäure, H2CO3:
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-, wodurch die Lösung sauer wird.
Die Schüler sehen eine Farbveränderung für die Reaktion von Trockeneis und Wasser und nicht für das normale Eis, das sich in Wasser auflöst. Lassen Sie andere Schüler dies ausprobieren. Erkläre, was ein Universalindikator ist.
5. Was sind die Blasen in Erfrischungsgetränken?
Sprich über CO2 (g) in Limonaden. Bei hoher Temperatur oder hohem Druck (Schütteln von Limonade) wird CO2 (g) freigesetzt. Gase wie Kohlendioxid und Sauerstoff lösen sich in Wasser – das ist gut, denn Wasserpflanzen, Fische und alle im Wasser lebenden Arten brauchen Kohlendioxid und Sauerstoff zum Überleben.
TESTEN VON 7UP – IST SODA SÄURE?
Gib 7-Up in das dritte Becherglas mit 40 ml Wasser und Indikator. Was siehst du?
7-Up enthält Kohlensäure, die mit Wasser reagiert, genau wie Trockeneis mit Wasser reagiert!
Das CO2 löst sich in Wasser auf und erzeugt Kohlensäure, H2CO3. Alle kohlensäurehaltigen Getränke enthalten CO2, das in der Lösung gelöst ist und die Lösung sauer macht. CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-
Wenn wir also an Halloween Trockeneis in eine Schale mit Saft geben, ist es dann sicher zu trinken?