Chemische Unterrichtsversuche: Ausgewählte Beispiele für den Gebrauch an Hochschulen und höheren Lehranstalten

371 Pages·1953·20.358 MB·German

by  Dr. Heinrich Rheinboldt, Dr. O. Schmitz-Du Mont (auth.)

CHEMISCHE UNTERRICHTSVERSUCHE
Chemische Unterrichtsversuche
Ausgewahlte Beispiele
fiir den Gebrauch an Hochschulen
und hoheren Lehranstalten
von
DR. H. RHEINBOLDT
Professor in Sao Paulo
neu herausgegehen von
DR. 0. SCHMITZ-DUMONT
Professor an der Universitat Bonn
V l ERTE, VERBESSERTE AUFLAGE
MIT 122 ABBILDUNGEN
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SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH 1953
ISBN 978-3-662-42903-7 ISBN 978-3-662-43190-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-43190-0
Alle Rechte vorbehalten
Copyright 1934, 1951, 1953 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Urspriinglich erschienen bei Theodor Steinkopff, Dresden und Leipzig 1953
Softcover reprint ofthe hardcover 4th edition 1953
Lizenz Nr. 115/360/3/52
Satz und Druck: Wilhelm Hoppe, Borsdorf-Leipzig III/13/12
JOHANNES THIELE
1865-1918
DEM UNVERGESSLICHEN MEISTER DES EXPERIMENTS
ZUM GEDACHTNIS
UND
HERRN PROF. DR. PAUL PFEIFFER
IN D.ANKBARER ERINNERUNG
.AN 14 JAHRE GEMEINSAMER AUFBAUARBEIT
GEWIDMET
Aus dem Vorwort zur ersten Auflage.
Was das Buch hezweckt. Als Leitfaden fiir das ,apparativ-experi
mentelle Praktikum" und als Grundlage fiir die Seminariibungen ist das
Buch bestimmt. Zwar gibt es eine Reihe alter und neuerer Werke iiber
chemische Unterrichtsversuche und Vorlesungsexperimente. Diese sind aber
fiir den gedachten Zweck weniger geeignet; sie enthalten hierfiir zu wenig
oder zu viel: teils sind die Versuchsbeschreibungen zu knapp oder zu all
gemein gehalten, urn Ungeiibten das Gelingen der Versuche zu gewahr
leisten, teils handelt es sich urn umfangreiche Sammelwerke mit haufig zahl
reichen Ausfiihrungsmoglichkeiten einzelner V ersuche, deren zweckmaBige
Auswahl dem Lernenden die Benutzung erschwert, teils enthalten sie Ver
suchsanordnungen, die nur fiir den Horsaal berechnet sind, - allen W erken
fehlt die bewuBte erzieherische Einstellung, die Einheitlichkeit der
Zielsetzung und Darstellung. Auch geniigt es fiir einen ersprieBlichen Unter
richt nicht, wenn verschiedenartige im Praktikum aufgelegte Nachschlage
werke zu Rate gezogen werden, der Lernende muB ein bestimmtes Buch
zu eigen besitzen, das ihm personlich vertraut wird. Daher glaube ich durch
das Buch eine Lucke in der chemischen Unterrichtsliteratur auszufiillen.
So wie das Buch dem Schulunterricht durch eine sachgemaBe Ausbildung
der zukiinftigen Lehrer mittelbar dient, so soll es auch unmittelbar in der
Hand der dort tatigen Lehrkrafte den Unterricht an den hoheren Lehr
anstalten fordern.
Was das Buch enthalt. Man wird nicht verlangen, in dem Buche nur
neue Versuche zu finden; das widersprache seinem Zweck. Neben zahl
reichen neuen Versucmbeschreibungen, die sich vor allem auf wichtige
technische Prozesse und historisch bedeutsame V ersuche beziehen, enthalt
es viel Altbekanntes, aber in dem Buche findet sich nichts, was dem Ver
fasser nicht aus personlicher Erfahrung und Anschauung bekannt ware.
Aus einer groBen Anzahl von Versuchsanordnungen wurde das Brauch
barste ausgewahlt, samtliche Versuche sind neu bearbeitet, eingehend iiber
priift und haufig erprobt. Dem padagogischen Zweck entsprechend wurden
Versuche mit Gasen bevorzugt, da an diesen apparativ und experimentell
am meisten zu lernen ist. Die Auswahl wurde aber so abgerundet, daB,
wenn auch das rein Experimentelle im Vordergrund steht, die wichtigsten
Gebiete der anorganischen und organischen Chemie beriicksichtigt sind.
Besondere Beachtung findet der historisch wichtige Versuch. Es wurde
darauf gesehen, daB die Versuche moglichst anschaulich und iiberzeugend
wirken. Alle Versuche lassen sich mit einfachen Mitteln ausfiihren, die
Apparaturen werden aus bestimmten, immer wiederkehrenden Aufbau
stiicken zusammengestellt.
Urn zu richtiger Arbeitsmethodik zu erziehen, wurden stets Anordnung
und Vorbereitung der Versuche von der Ausfiihrung getrennt. Bei der Be
schreibung der Versuchsausfiihrungen wurde das Ziel einer Erziehung zum
VIII Aus dem Vorwort zur ersten Auflage
Beobachten und sachgemaBen Auswerten der Versuche scharf verfolgt:
Auf wichtige Erscheinungen wird aufmerksam gemacht, zur Erklarung
einzelner Erscheinungen werden Hinweise gegeben, haufig sind in den
Text Fragezeichen [?] eingestreut, die ein gedankenloses Experimentieren
verhindem sollen und zugleich darauf hinweisen, wo im Unterricht Er
klarungen zu geben sind. Auf Versuchsschwierigkeiten wird jeweils auf
merksam gemacht, vor drohenden Gefahren wird eindringlich gewamt.
DasBuch will kein Lehrbuch, sondern einExperimentierbuch
sein. An geeigneten Lehrbiichem, chemischen und historischen, besteht
kein Mangel; diese sind zur Erganzung heranzuziehen. Theoretische Er
lauterungen finden sich in dem Buche nicht. Es wird lediglich der Chemis
mus der zu beobachtenden Erscheinungen durch Formeln symbolisiert,
wobei haufig unter Vermeidung summarischer Endgleichungen eine Formel
sprache benutzt wird, die das Wesen der Vorgange klarer erkennen laBt
An wen sich das Buch wendet. An die Studierenden des hoheren
Lehrfaches und ihre Lehrer: das Buch soli den Studierenden ein Leitfaden
fiir die praktische Laboratoriumsarbeit und die Vorbereitung von Experi
mentalvortragen sein, sie fiber das Examtm hinaus in den Beruf begleiten
und ihnen ein vertrauter Ratgeber werden und bleiben.
Gleicherweise wendet sich das Buch an die im Beruf stehenden Chemie
lehrer: es soli ihnen bewahrte Versuchsanordnungen und Ausfiihrungs
vorschriften ge ben und bei der Au s wahl geeigneter Versuche und der Ge
staltung eines modernen Unterrichts behilflich sein.
Manchen Kollegen wird das Buch vielleicht willkommen sein fiir die
experimentelle Ausgestaltung ihrer Vorlesungen und den Vorlesungs
assistenten Dienste leisten.
Bonn, im Herbst 1933 HEINRICH RHEINBOLDT
Vorwort zur zweiten Auflage.
Noch wiihrend des vergangenen Weltkrieges ergab sich die Notwendig
keit einer Neuauflage von RHEINBOLDTs Chemischen Unterrichtsversuchen.
Da der Autor im Auslande weilte und eine standige Verbindung mit ihm
nicht aufrechtzuerhalten war, wandte sich der Verleger an mich mit der
Bitte, die Neuherausgabe des Werkes zu iibemehmen. Als ehemaliger
Schuler und Mitarbeiter von H. RHEINBOLDT kam ich dieser Aufforderung
sehr geme nach, zumal die Ausbildung der Studierenden des hOheren Lehr
faches schon mehrere Jahre in meinen Hand en lag und ich durch eigene
Unterrichtserfahrung Gelegenheit hatte, mich von der Giite und Zweck
maBigkeit des RHEINBOLDTschen Werkes zu iiberzeugen.
Infolge der kriegerischen Ereignisse kam es nicht mehr zur Drucklegung
wahrend des Krieges. Der Initiative des Verlegers ist es zu danken, daB
sie jetzt doch verwirklicht werden kann, nachdem endlich eine', wenn auch
mangelhafte, Verbindung mit dem Autor wieder hergestellt wurde. Wenn
ich nun zusammen mit meinem verehrten Lehrer die Neuherausgabe iiber
nehme, so geschieht dies in engstem gegenseitigem Einvemehmen. Auf
dieser Basis ist es mir eine Freude, meinen Beitrag an dem Wiedererscheinen
des Buches leisten zu diirfen.
Es hestand keinerlei Veranlassung, an dem Charakter des Buches etwas
zu andern, und so konnte ich mich mit einer kritischen Durchsicht und
einer Anzahl mir notwendig erscheinenden Erganzungen begniigen. Diese
letzte:cen beziehen sich hauptsachlich auf quantitativ auszuwertende De
monstrationsversuche und auf elektrochemische Experimente. Den moder
nen Bestrebungen der Schulpraxis folgend, wurden in der Neuauflage
quantitativ auswertbare Versuche in erhohtem MaBe beriicksichtigt, zu
deren Ausarbeitung auch die didaktische Literatur herangezogen wurde.
Besonders sei auf das von MAx SCHMIDT entwickelte Kolbenprobergerat
hingewiesen, das sich in der Unterrichtspraxis sehr bewahrt hat und als
elegante Methode zur quantitativen Durchfiihrung von Gasreaktionen in
das Buch aufgenommen wurde. An zwei Beispielen, die den besonderen
Vorteil der Arbeitsweise - Messung der Gasvolumina ohne Verwendung
einer Sperrfliissigkeit - erkennen lassen, wird die Methode erlautert. In
der ersten Auflage fehlen die grundlegenden elektrochemischen
Versuche. Es erschien mir notwendig, diese Liicke auszufiillen und die
wichtigsten hierher gehorenden Experimente (zur Demonstration der
F ARADA Yschen Gesetze, der Zersetzungs- und Polarisationsspannung und
der Gewinnung elektrischer Energie aus einer chemischen Reaktion) in der
Neuauflage an passender Stelle einzuflechten. Neu aufgenommen wurde
ferner ein in der Literatur bereits beschriebener Versuch zur Demonstration
einer heterogenen Gleichgewichtsreaktion (Disproportionierung des Kohlen
oxyds). Hingewiesen sei noch auf zwei neue Versuche iiber die Umwandlung
der Modifikationen des Phosphors ineinander.
X Vo rwort zur zweiten und dritten Auflage
Die erste Auflage des Buches fand durchweg eine sehr giinstige Auf
nahme. Wenn sich doch einige wenige kritische Stimmen erhoben, so be··
ruht dies wenigstens zum gro.Ben Teil auf einer Ve rkennung des eigentlichen,
mit der Herausgabe des Buches verfolgten Zweckes. Es soU deshalb fol
gendes nochmals nachdriicklichst betont werden:
1. Das Buch dient in erster Linie der Ausbildung der Studierenden des
hoheren Lehrfaches an den Hochschulen und den Chemielehrern als Rat
geber und zur Anregung bei der Gestaltung des Unterrichts.
2. Das vorliegende Buch soU sich mit der Ausfiihrung von Schauver
suchen beschaftigen und nicht etwa die Grundlage zu Schiilerversuchen
bilden, obwohl manche kleinere Versuche direkt oder nach zweckmaBiger
Ve reinfachung in das Schiilerpraktikum iibernommen werden konnen. Darin
liegt eine Begrenzung, die ganz bewu.Bt eiiigehalten ist. Aus diesem Grunde
sind die apparativen Hilfsmittel, die zur Ausfiihrung der Schauversuche
ausgewahlt wurden, nicht einem Minimum an experimentellen Vo raus
setzungen angepa.Bt. Sicher lassen sich viele Ve rsuche bedeutend einfacher
als hier beschrieben ausfiihren, jedoch diirfte dies in den meisten Fallen
die Tiefe des Eindruckes auf den Beschauer herabmindern. Gerade eine
gewisse Eleganz und Asthetik, die nicht auf Kosten der trbersichtlichkeit
geht, diirfte die Freude am Experimentieren beim Lehrer und Schiller auf
recht erhalten bzw. wecken. Au.Berdem wird auch der nur einigermaBen
begabte Lehrer Ieicht Wege zur Vereinfachung der einen oder anderen
Versuchsanordnung finden, wenn die hier beschriebene die ihm zur Ver
fiigung stehenden Mittel iiberschreitet.
3. Auf theoretische Erlauterungen wurde, von einigen Hinweisen ab
gesehen, auch in der Neuauflage verzichtet, da das Buch nicht in die Hand
des Schiilers, sondern in die des Hochschullehrers bzw. des angehenden
oder in der Unterrichtspraxis- stehenden Chemielehrers gehort, denen ge
niigend Literatur zur Ve rfiigung steht, urn sich iiber die theoretischen
Grundlagen der Versuche in jedem Punkte Klarheit zu verschaffen.
4. Das Buch ist kein Geschichtswerk, sondern ein Experimentierbuch.
W enn auch zahlreiche historische Daten und Bemerkungen mit den dazu
gehorenden Literaturzitaten zu finden sind, so wurden diese eingefiigt, urn
die Versuche in den historischen Zusammenhang zu stellen, aber nicht urn
eine vollstandige Sammlung historischer Tatsachen in Stichworten zu bieten.
Wenn es auch nicht moglich war, aile Wiinsche in dem fiir das Buch
gegebenen Rahmen zu beriicksichtigen, so hoffe ich doch, daB die Neu
auflage nicht enttauschen und sich neue Freunde erwerben ~ird.
Bonn, im Herbst 1948. 0. SCHMITZ-DUMONT
Vorwort zur dritten und vierten Auflage.
Nach einer unveranderten dritten Auflage wurden in der vierten Auflage
geringfiigige Verbesserungen vorgenommen.
Bonn, l. Februar 1953 A. SCHMITz-Du MoNT
lnhalt.
Seite
Au s dem V orwort zur ersten Auflage . . .VII
Vorwort zur zweiten Auflage . . . . . IX
Vorwort zur dritt.en und vierten Auf!age X
Erster Teil. AUgemeines.
I. "Ober Unterricb.tsversuche ..... 1
II. "Ober den Aufbau von Apparaturen ... 3
III. Darstellung und Behandlung von Gasen 7
1. Entwickeln von Gasen 7
2. Reinigen und Trocknen von Gasen 9
3. Auffangen von Gasen . . 10
4. Aufbewahren von Gasen . 11
5. Abmessen von Gasen 14
6. Gasanalyse ..... . 15
7. Gasbomben . . . . . . 17
8. Verfliissigen von Gasen 19
9. Knallgasprobe. . . . . 20
IV. Die wichtigsten Gebrauchsgase 21
1. Wasserstoff - 2. Sauerstoff - 3. Stickstoff - 4. Chlor - 5. Chlor
wasserstoff - 6. Schwefelwasserstoff - 7. Ammoniak - 8. Schwefel
dioxyd - 9. Kohlenoxyd - 10. Kohlendioxyd.
Zweiter Teil. Versuche.
Regeln fiir das Praktikum . 25
1. Kapitel. Grundstoffe.
I. Wasserstoff und Reduktion durch Wasserstoff.
1. Darstellung von W asserstoff a us Zink und Salzsaure. Explosion eines zu
friih entziindeten W asserstoffentwicklers; VerWnderung der Explosion 26
2. Wasserstoff aus Wasserdampf und Eisen. Eigenschaften von
W asserstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3. Wassergas aus Wasserdampf und Kohle . . . . . . . . . 30
4. Katalytische Reduktion von Nitrobenzoldampf zu Anilin durch
Wasserstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5. Katalytische Hydrierung fliissiger ungesattigter organischer Verbin
dungen. Fetthartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
A. Elektrolytische Reduktion von Titanylsulfat zu Titan(III)sulfat 35
B. Elektrolytische Reduktion von Nitrobenzol zu Anilin . . . . . 35
II. Sauerstoff. Verbrennung und Oxydation durch Sauerstoff.
7. Sauerstoff durch thermische Zersetzung von Quecksilber(II)oxyd . 36
8. Sauerstoff durch Erhitzen von Kaliumchlorat, von Mangan(IV)oxyd
sowie eines Gemenges von Kaliumchlorat und Mangan(IV)oxyd. Kata
lytische Wirkung des Mangan(IV)oxyds . . . . . . . . . . . . . 38
9. Sauerstoff aus Mangan(IV)oxyd und Schwefelsaure. - Eigenschaften
von Sauerstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
10. Bildung von Sauerstoff beim Assimilationsvorgang griiner Pflanzen.
Photochemische Reaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
11. Trennung eines Gemisches von Sauerstoff und Wasserstoff (Knallgas)
durch Effusion des W asserstoffs durch eine porose Wand . . . . . 43
12. Expl0sionsartige Verbrennung feinverteilter fester Stoffe. Staub-
explosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 45