10. – 12. Schuljahr

von Bertram Freundl

„Strukturaufklärung des Ethanolmoleküls

Geräte und Chemikalien
5 Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Pinzette, Messer, Papiertücher, 50mL Becherglas mit Glasdeckel/Uhrglas, Teelicht, destilliertes Wasser, Schutzbrille, Ethanol 99,9% (GHS 02, 07), Heptan/Octan (GHS 02, 07, 08, 09), Lithium (GHS 02, 05)
Vorbereitung der Lithiumstückchen
Es werden 3 kleine Lithiumstückchen benötigt. Man schneidet kleine Lithiumwürfel (Kantenlänge 3 – 4mm) und entfernt dabei sorgfältig die Oxidschicht. Anschließend werden die Stückchen in Pentan gewaschen und bis zum Versuch darin aufbewahrt (50mL Becherglas mit Glasdeckel/Uhrglas).
Durchführung
In die gut mit Wasser bzw. Ethanol gefüllten Reagenzgläser wird ein kleines Stückchen Lithium gegeben und ein weiteres Reagenzglas zügig darübergehalten. Da bei Heptan/Octan mit Lithium keine Wasserstoffentwicklung erfolgt, reicht es aus, wenn sich im Reagenzglas 2 – 3 mL Heptan/Octan befinden.
Knallgasprobe
Das Reagenzglas mit dem gesammelten Wasserstoffgas wird anschließend an ein Teelicht zur Knallgasprobe gehalten (Abb.1 ).
Entsorgung
Lithiumlauge neutralisieren und in den Ausguss geben. Lithiumethanolat in den organischen Abfall (halogenfrei) geben. Heptan/Octan vorsichtig abgießen und Lithium mit Ethanol umsetzen, beides in den organischen Abfall geben. Auf vollständige Umsetzung des Lithiums ist unbedingt zu achten.
Informationen
Aus der vorgegebenen Summenformel C2H6O von Ethanol sollen die Schülerinnen und Schüler die möglichen Strukturformeln aufstellen. Es stellt sich sofort die Frage, welche der beiden möglichen Strukturformeln für Ethanol zutreffend ist. Es werden drei Versuche durchgeführt. Anhand der Reaktion von Ethanol, Wasser und Heptan (oder Octan) mit Lithium und der anschließenden Identifizierung des entstandenen Gases können die Schülerinnen und Schüler dann die richtige Strukturformel ermitteln. Schülerinnen und Schüler, die im Experimentieren geübt sind, können den Versuch auch mit Lithium durchführen. Die Entsorgung der Schülerversuche sollte wegen möglicher Lithiumreste durch den Lehrer erfolgen.
Hinweise zur Auswertung des Versuchs:
Aus der Summenformel C2H6O lassen sich folgende Strukturformeln erstellen:
Die Versuche liefern folgende Ergebnisse:
Reaktion von Wasser mit Lithium:
Bildung von Wasserstoffgas Lithium kann H-Atome von O-Atomen abspalten, da nur OH-Bindungen im Molekül vorhanden sind.
Reaktion von Lithium mit Heptan/Octan:
keine Bildung von Wasserstoffgas/keine Gasentwicklung Lithium kann pro H2O-Molekül ein Wasserstoff-Atom freisetzen.
Reaktion von Lithium mit Ethanol:
Bildung von Wasserstoffgas Ethanol reagiert wie Wasser mit Lithium. Analog zur Struktur des Wassermoleküls besitzt das Ethanol-Molekül ebenfalls eine OH-Gruppe. Diese ist für die Reaktion mit Lithium verantwortlich.
→ Da sich im Molekül a) genauso wie im Wassermolekül eine OH-Bindung befindet, muss Strukturformel a) zutreffen.

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