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Hintergrund: Der schwäbische Ölschiefer - Versuche (Chemie)

Entzünden von Ölschiefer

Durchführung

Mit einer Tiegelzange wird ein haselnußgroßes Stück in die mindestens 350°C heiße Brennerflamme gehalten. Nach kurzer Zeit brennt der Schiefer allein weiter. Die gelb leuchtende, rußende Flamme ist ein Hinweis auf das Verbrennen ungesättigter organischer Verbindungen. Der Geruch nach Mineralöl ist auch nach Ablöschen des Gesteinsstücks mit Wasser sehr deutlich wahrnehmbar.

Nachweis von Sulfiden und Brennbarkeit der beim Erhitzen des Ölschiefers entstehenden Dämpfe

Chemikalien

  • Bleiacetat-Papier

Geräte

  • Reagenzgläser mit Gestell
  • Stativ mit Klammer und Muffe
  • Glasrohr mit ausgezogener Spitze und Rückschlagsicherung aus Fe-Wolle
  • Stopfen mit Bohrung
  • (Abzug empfohlen)

Durchführung

Ein mit Ölschieferstückchen etwa 3cm hoch gefülltes, schwerschmelzbares Reagenzglas wird am Stativ schräg eingespannt. Zunächst wird mit fächelnder Flamme erhitzt. Wenn die ersten Schweldämpfe entweichen, wird ein angefeuchtetes Bleiacetat-Papier in die Mündung des Reagenzglases gehalten - eine Braun- bis Schwarzfärbung des Papiers zeigt Schwefelwasserstoff (H2S) an. Die Blei-Ionen Pb2+ des Bleiacetats geben mit den Sulfid-Ionen, die aus H2S am Papier entstehen braunes bis schwarzes Bleisulfid (PbS). Nach diesem Nachweis wird stärker erhitzt, die entweichenden Dämpfe lassen sich entzünden. Wird das Reagenzglas mit einem durchbohrten Stopfen mit Glasdüse verschlossen, dann erhält man eine nach Entzündung gleichmäßig brennende Flamme aus der Düse.

H2S - Pb2+ - PbS

  • Versuchsaufbau

Gewinnung von Schwelölen

Geräte

  • Reagenzgläser mit Gestell
  • Brenner
  • durchbohrter Stopfen
  • mit gewinkeltem Glasrohr
  • Becherglas
  • (Abzug empfohlen)

Durchführung

Ein schwerschmelzbares Reagenzglas wird möglichst dicht bis zur Hälfte mit Ölschieferstücken gefüllt. Dann wird es im Stativ eingespannt und mit dem Stopfen mit dem gewinkelten Glasrohr verschlossen. Das freie Ende des Rohres reicht bis auf den Grund eines zweiten Reagenzglases. Dieses steht zur Kühlung in einem mit Wasser gefüllten Becherglas. Der Ölschiefer wird mit dem Brenner erhitzt und das entweichende Öl durch Hin- und Herbewegen der Brennerflamme in das gekühlte Reagenzglas übergetrieben. Es sammelt sich dort als eine gelblich braune Flüssigkeit, das für einfache Versuche verwendet werden kann, z.B. Brennprobe, Fettfleck auf Papier, Schmierwirkung, Löslichkeit in Wasser bzw. Benzin (Abzug empfohlen).

  • Versuchsaufbau

Nachweis von Carbonaten

Carbonate und Hydrogencarbonate sind die Salze der Kohlensäure (H2CO3). Diese wird von Mineralsäuren (Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure) aus ihren Salzen verdrängt und zerfällt dabei in Kohlendioxid und Wasser. Das Kohlendioxid entweicht als Gas: Carbonate wie Kalk brausen mit verdünnter Salzsäure.

Das entweichende Kohlendioxid läßt sich außerdem mit Bariumhydroxid-Lösung nachweisen. Es entsteht eine Trübung oder ein Niederschlag von weißem, unlöslichem Bariumcarbonat.

Ba(OH)2 + CO2 ---> BaCO3 + H2O

An Stelle von Bariumhydroxid-Lösung kann auch Calciumhydroxid-Lösung verwendet werden, dann fällt weißes Calciumcarbonat aus.

Chemikalien

  • Bariumhydroxid-Lösung (gesättigt)
  • verdünnte Salzsäure (etwa 7%, 2mol/l)

Geräte

  • Reagenzgläser mit Gestell
  • Glasstab, Glasrohr
  • Gasbrenner
  • durchbohrter Stopfen

Durchführung

Auf die frische Bruchfläche einer Gesteinsprobe wird Salzsäure getropft. Schäumen zeigt Carbonate an, besonders Kalk. Blindversuch mit Marmor.

In einem Reagenzglas werden einige Ölschieferstücke mit Salzsäure übergossen. Ein sauberer Glasstab wird in die Bariumhydroxidlösung getaucht, beim Herausziehen sollte ein kleiner Tropfen der Lösung daran hängenbleiben. Der Glasstab wird dann in das Reagenzglas bis etwa 1cm über die Flüssigkeitsoberfläche gehalten. Dabei darf der Glasstab die Reagenzglaswand nicht berühren! Bei Gegenwart von Kohlendioxid trübt sich die Bariumhydroxidlösung am Glasstab, weil Bariumhydroxid entsteht.

Modellversuch zur Entstehung der "Laibsteine"

Durchführung

Häufig findet man in den sogenannten Laibsteinen dreidimensional sehr gut erhaltene Fossilien, da sich bereits bei Ablagerung des Faulschlamms Kalkkonkretionen um die Fossilien gelegt haben und demzufolge ein späteres Zusammenpressen nicht mehr möglich war. Bei der Fäulnis von Eiweiß kann unter anderem Ammoniak entstehen, das durch eine pH-Änderung von Wasser, das gelöstes Calium und Hydrogencarbonat enthält, eine Ausfällung von Kalk bewirkt. Man entwickelt wie in der Versuchsskizze angegeben eine größere Menge Kohlendioxid und leitet es in Kalkwasser.

Alternativ dazu kann man reines Kohlendioxid aus der Gasflasche in Kalkwasser leiten. Auch hier zeigt die weiße Trübung des Kalkwassers zunächst die Anwesenheit von Kohlendioxid an. Nach einigen Minuten beobachtet man, wie sich der zunächst gebildete weiße Niederschlag von Calciumcarbonat wieder löst, da zunehmend das leichter lösliche Calciumhydrogencarbonat entsteht. Die Lösung wird klarer und reagiert nicht mehr so stark alkalisch, wie das zu Versuchsbeginn eingesetzte Kalkwasser. Gegebenenfalls kann man nun Filtrieren und das Fitrat tropfenweise mit Ammoniaklösung versetzen. Es fällt durch die Umwandlung von Hydrgencarbonat in Carbonat wieder Kalk aus. Es wird empfohlen in einem Parallelexperiment statt Ammoniaklösung z.B. Natronlauge zu verwenden. So kann gezeigt werden, daß die Ursache des Ausfallens von Kalk aus den Lösungen die pH-Änderung ist.

  • Versuchsaufbau

  • Für alle Versuche sind die Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht der Kultusministerkonferenz zu beachten.