Komplexometrische Bestimmungen von Magnesiumionen in Bittersalzlösungen

Komplexometrische Bestimmungen von Magnesiumionen in Bittersalzlösungen

Gymnasium

Chemie

11. | 12. | 13. Klasse

7 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Magnesiumsulfat ist das gängige Beispiel für ein in Wasser leicht lösliches Sulfat eines Erdalkalimetalls und daher im Chemieunterricht nahezu aller Jahrgangsstufen präsent. Mit der Bindung von Kristallwasser wird aus Magnesiumsulfat das Bittersalz Epsomit. Magnesiumsulfat hat als Düngemittel, Nahrungsergänzungsmittel und pharmazeutischer Wirkstoff einen breiten Anwendungsbereich. Die Neigung der Magnesiumionen zur Bildung von Ionenaggregaten zeigt sich schon mit der Ausbildung der Hydrathüllen der Ionen. Sie ist die Grundlage für die Bildung stabiler Chelatkomplexe und einer komplexometrischen Bestimmung.
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Kompetenzen

Klassenstufe:11–13
Dauer:7 Unterrichtsstunden (Doppelstunden)
Kompetenzen:1. Gesetzmäßigkeiten und Theorien fachspezifisch beschreiben, anwenden und überprüfen. 2. Experimente nach Anleitungen durchführen, beschreiben und auswerten, Gefährdungspotenziale einschätzen. 3. Einsatz und Wirkung von Stoffen in der alltäglichen Anwendung reflektieren und beurteilen.
Thematische Bereiche:Salze, Löslichkeit, Teilchenaggregate, koordinative Bindung, Lösungsenthalpie, Prinzip vom kleinsten Zwang, pH-Wert, Puffer, komplexometrische Titration

Inhaltsangabe

Ab = Arbeitsblatt, Sv = Schülerversuch

Vorbemerkung

1./2. Stunde

Thema:Teilchenaggregate
M 1 (Sv)Magnesiumsulfat-Hydrat – kristallin und gelöst
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 40 min
Chemikalien:
  • Lösung A (100 ml mit 30 g Magnesiumsulfat und Wasser)
  • Lösung B (100 ml mit 30 g Magnesiumchlorid und Wasser)
  • Lösung C (100 ml mit 30 g Natriumchlorid und Wasser)
Geräte:
  • 3 Messkolben (50 ml)
  • Waage
  • 3 Messzylinder (100 ml, flache Form)
  • Magnesium (Bleistiftspitzer, doppelt aus Magnesium ohne Klingen)
  • Federwaage (10 g)
M 2 (Ab)Liganden – einfach oder mehrzähnig

3./4. Stunde

Thema:Komplexometrische Bestimmungen
M 3 (Sv)Komplexometrie – leicht durchführbar und genau
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 30 min
Chemikalien:
  • Bittersalz-Lösung A (100 ml Lösung mit 2 g Bittersalz und Wasser)
  • Na2H2EDTA-Lösung (0,1 mol/l)
  • ErioT (Lösung aus 0,5 g ErioT und 10 ml Ethanol)
  • Ammoniumpuffer (100 ml Lösung aus 5,35 g NH4Cl, 35 ml 25%ige Ammoniak-Lösung und Wasser)
Geräte:
  • Bürette (25 ml) mit Stativ
  • Erlenmeyerkolben (250 ml)
  • Pipette (5 ml, 10 ml) mit Ansaughilfen
  • Messzylinder (100 ml)

5./6. Stunde

Thema:Hydratisierung
M 5 (Sv)Lösungsenthalpie – kalorimetrisch und thermodynamisch
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 40 min
Chemikalien:
  • Magnesiumsulfat-Heptahydrat (Bittersalz)
  • Magnesiumsulfat (wasserfrei)
Geräte:
  • Kalorimeter (150 ml) mit bekanntem Wasserwert
  • Waage
  • Messzylinder (100 ml)
  • Magnetrührer mit Rührfisch
  • Thermometer (elektronisch, digital)
  • Becherglas (50 ml)
M 6 (Sv)Hydratationsenergie – hilfreich und schädlich
Dauer:Vorbereitung: 20 min, Durchführung: 30 min
Chemikalien:
  • Magnesiumsulfat (wasserfrei)
  • Scheiben (etwa 5 g, Ø etwa 5 cm) aus Apfel, Kartoffel oder weiterem Obst und Gemüse
Geräte:
  • 2 transparente Kunststoffbecher mit Deckel (Ø etwa 10 cm, flach)
  • 4 Stecknadeln mit großem Kopf
  • Waage

7. Stunde

Thema:weitere Anwendungen zur Komplexometrie
M 7 (Sv)Zink- und calciumhaltige Nahrungsergänzungsmittel
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 60 min
Chemikalien:
  • Tropfen mit Zinksulfat
  • Kaugummis mit Zinkacetat (CB 12 boots)
  • Tablette mit Calciumcarbonat
  • Na2H2EDTA-Lösungen (0,1 mol/l, 0,01 mol/l)
  • ErioT-Lösung (Lösung aus 0,5 g ErioT und 10 ml Ethanol)
  • Ammoniumpuffer (100 ml Lösung aus 5,35 g NH4Cl, 35 ml 25%ige Ammoniaklösung und Wasser)
  • Salzsäure (1 mol/l)
  • Natronlauge (1 mol/l)
  • Mg-EDTA-Lösung (0,25 g Magnesiumsulfat-Heptahydrat in 10 ml Na2H2EDTA-Lösung (0,1 mol/l))
  • Methylorange-Lösung (0,1 %ig in Ethanol)
Geräte:
  • Messkolben (100 ml)
  • Bürette (10 ml) mit Stativ
  • Vollpipetten (1 ml, 2 ml, 5 ml, 10 ml) mit Ansaughilfen
  • Erlenmeyerkolben (4 x 100 ml, 2 x 250 ml)
  • Messzylinder (100 ml)
  • Waage
  • Trichter mit Filterpapier

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