Oxalsäure - Maßanalyse, Estersynthesen und komplexe Verbindungen

Oxalsäure

Gymnasium

Chemie

11. | 12. | 13. Klasse

14 Unterrichtsstunden

Beschreibung

In dieser Unterrichtseinheit für den chemischen Oberstufenunterricht beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit der Chemie der Oxalsäure. Die Oxalsäure ist ein Inhaltsstoff vieler Pflanzen, auch solcher, die als Gemüse Verwendung finden. Die Redoxreaktion mit Kaliumpermanganat wird für die Bestimmung der Oxalsäure auch in Pflanzenmaterialien genutzt. In einem Gemisch aus Oxalsäure und Ethanol entsteht ohne weiteren Zusatz eines Katalysators der Oxalsäurediethylester. Oxalat-Anionen treten als Liganden in komplexen Verbindungen auf. Ein bestimmter Eisen-Oxalat-Komplex zerfällt bei Einwirkung von Licht. Diese photochemische Reaktion ist die Basis zur Erstellung von Blaupausen. Wegen der Vielfalt der Reaktionen ist Oxalsäure in besonderem Maße für den projektorientierten Unterricht geeignet.
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Kompetenzen

Klassenstufe:11/12 (G8), 11/13 (G9)
Dauer:14 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:1. Fachkompetenz; 2. Erkenntnisgewinnungskompetenz; 3. Kommunikationskompetenz
Inhalt:Protonenübergänge und Elektronenübergänge, Veresterungen, chemisches Gleichgewicht, photochemische Reaktionen, Oxalsäure, Redoxtitration, Manganometrie, Carbonsäuren, Komplexverbindungen, Ligandenaustauschreaktionen

Inhaltsangabe

Vorbemerkungen

1./2. Doppelstunde

Thema:Oxalsäure – kristallin und gelöst
M 1Oxalsäure – Säure mit Redoxpotential
Dauer:Vorbereitung: 20 min, Durchführung: 20 min
Chemikalien:
  • Oxalsäure
  • Kaliumhydrogenoxalat
  • pH-Papier (1–14)
  • Tollens-Reagenz (ammoniakalische Silbernitrat-Lösung)
Geräte:
  • 3 Reagenzgläser im Reagenzglasständer
  • Becherglas (50 ml)
  • 2 Messpipetten (5 ml)
  • Gasbrenner und Feuerzeug
  • Schutzbrille pro Person
M 2Neutralisationstitration
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 30 min
Chemikalien:
  • Oxalsäure-Dihydrat
  • Lösung aus Oxalsäure und Wasser, bei Raumtemperatur gesättigt (Lösung A)
  • Natronlauge (c = 0,2 mol/l)
  • Phenolphthalein-Lösung (ethanolisch, 0,1%ig)
Geräte:
  • Messkolben (100 ml)
  • Messzylinder (50 ml)
  • 2 Erlenmeyerkolben (250 ml)
  • Bürette mit Stativ
  • 2 Vollpipetten
  • Waage
  • Messkolben (250 ml)
  • Bürette (50 ml) mit Stativ
  • Schutzbrille pro Person

3./4. Stunde

Thema:Manganometrie
M 3Redoxtitrationen
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 40 min
Chemikalien:
  • Lösung aus Oxalsäure und Wasser, bei Raumtemperatur gesättigt (Lösung A)
  • Kaliumoxalat-Monohydrat
  • Kaliumpermanganat-Lösung(c = 0,02 mol/l)
  • Schwefelsäure (10%ig)
Geräte:
  • 2 Messkolben (100 ml)
  • Messzylinder (50 ml)
  • 2 Erlenmeyerkolben (250 ml)
  • Bürette (25 ml) mit Stativ
  • 2 Vollpipetten (10 ml)
  • Heiz-Magnetrührer mit Rührfisch
  • Thermometer
  • Waage
  • Schutzbrille pro Person
M 4Oxalsäure in Pflanzen
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 40 min
Chemikalien:
  • getrocknete zerkleinerte Blätter und Stiele von Rhabarber, Sauerampfer oder Spinat
  • Acetat-Puffer (1 ml Essigsäure und 2,3 g Natriumacetat-Trihydrat in 20 ml Wasser lösen)
  • Calciumacetat-Lösung (10%ig)
  • Kaliumpermanganat-Lösung(c = 0,02 mol/l)
  • Schwefelsäure (20%ig)
Geräte:
  • Waage
  • 2 Messzylinder (50 ml, 100 ml)
  • 2 Erlenmeyerkolben (250 ml) mit Uhrglas
  • Trichter mit Filterpapier
  • 3 Messpipetten (5 ml, 10 ml, 20 ml)
  • Zentrifuge
  • Gummiwischer
  • Bürette (25 ml) mit Stativ
  • Heiz-Magnetrührer mit Rührfisch
  • Thermometer
  • Schutzbrille pro Person

5./6. Stunde

Thema:Esterbildung
M 5Thermische Zersetzung der Oxalsäure
Dauer:Vorbereitung: 40 min, Durchführung: 40 min
Chemikalien:
  • Oxalsäure
  • Glycerin
  • Calciumhydroxid-Lösung
  • pH-Papier (1–14)
  • Tollens-Reagenz (ammoniakalische Silbernitrat-Lösung)
  • Siedesteinchen
Geräte:
  • 2 Reagenzgläser im Reagenzglasständer
  • Waage
  • gebogenes Glasrohr (120°) mit Stopfen
  • Becherglas (50 ml)
  • 2 Messpipetten (2 ml, 5 ml)
  • Bunsenbrenner mit Feuerzeug
  • 2 Stative mit Muffen und Klemmen
  • Rundkolben (100 ml)
  • Heiz-Rührgerät mit Rührfisch und Glycerinbad
  • Thermometer
  • Erlenmeyerkolben (50 ml)
  • Destillieraufsatz mit Thermometer
  • Liebigkühler mit Wasserschläuchen und Vorstoß
  • Erlenmeyerkolben (250 ml)
  • Schutzbrille pro Person
M 6Oxalsäureester
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 40 min
Chemikalien:
  • Oxalsäure-Dihydrat
  • Ethanol (absolut)
  • Natronlauge (c = 0,2 mol/l)
  • Phenolphthalein-Lösung (ethanolisch, 0,1%ig)
  • Siedesteinchen
Geräte:
  • Rundkolben (100 ml)
  • Rückflusskühler mit Wasserschläuchen
  • Heizpilz
  • Stativ mit Muffen und Klemmen
  • Waage
  • Messzylinder (50 ml)
  • Tropfpipette (3 ml)
  • Erlenmeyerkolben (250 ml)
  • Bürette (25 ml) mit Stativ
  • Thermometer
  • Schutzbrille pro Person

7. Doppelstunde

Thema:photochemische Reaktion
M 7Cyanotypie
Dauer:Vorbereitung: 30 min, Durchführung: 40 min
Chemikalien:
  • Lösung A: 2,4 g Kaliumhexacyanidoferrat(III) in 20 ml Wasser lösen
  • Lösung B: 3,6 g Ammoniumeisen(III)sulfat , und 3,6 g Oxalsäure in 20 ml Wasser lösen. Alternativ 5 g Ammoniumtrioxalatoferrat(III) in 20 ml Wasser lösen
  • Lösung C: 0,5 g Ammoniumeisen(II)sulfat in 5 ml Wasser lösen
Geräte:
  • 3 Reagenzgläser im Reagenzglasständer
  • 2 Kunststoffpipetten (3 ml)
  • Messzylinder (50 ml)
  • 2 Kristallisationsschalen (ᴓ 15 cm)
  • Filterpapiere (rund ᴓ 11 cm)
  • kleine Gegenstände und Schablonen
  • Pinzette
  • UV-Lampe
  • Schutzbrille pro Person

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