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Das Banner der Rhetos-Website: zwei griechische Denker betrachten ein physikalisches Universum um sie herum.

Glaubersalz-Dehydratisierungs-Versuch

Anleitung

Versuchsidee


Glaubersalz ist ein ungefährlicher Stoff, den man in der Apotheke kaufen kann. Durch Bestrahlung mit ebenfalls ungefährlichem Infrarotlicht ändert sich der Stoff sehr deutlich: er verliert sein Kristallwasser. Das ist gut sichtbar und verändert auch deutlich die Grammzahl (Masse) der Ausgangssubstanz. Dazu steht hier eine kurze Versuchsanleitung.

Material



Schritt 1


Glaubersalz: Wiege grob eine Menge von etwa 2 bis 10 Gramm Glaubersalz ab. Ein flach gehäufter Esslöffle ist auf jeden Fall eine gut geeignete Menge. Notiere die gemessene Grammzahl auf einem Notizzettel. Häufe sie in der Mitte der Petrischale an. Dazu kann man einen Spatel gut benutzen. Siehe auch Glaubersalz ↗

Schritt 2


Glaubersalz wiegen: wiege die gesamte Petrischale mit dem Glaubersalz darauf. Notiere den gemessenen Wert auf dem Notizzettel.

Schritt 3


Thermometer anbringen: Da die Temperaturen später über 60 bis 70 °C liegen können, ist es besser kein Alkohol- sondern ein Petroleumthermometer zu benutzen. Fixiere mit Hilfe von einem Stativ oder anderen Hilfsmitteln das Thermometer so, dass das untere Ende mit der Messflüssigkeit stabil in der Mitte der Petrischale ist. Schiebe das Glaubersalz um und auf das untere Ende des Thermometers. Notiere die Anfangstemperatur (Raumtemperatur). Siehe auch Petroleumthermometer ↗

Schritt 4


Infrarotlampe anbringen: platziere mit Hilfe von einem Stativ die Infrarotlampe so über dem Haufen aus Glaubersalz, dass die Strahlen den Haufen gut erwärmen können. Ein Abstand von etwa 4 bis 10 cm Zentimetern hat sich als praktisch bewährt. Siehe auch Infrarotlampe ↗

Schritt 5


Erwärmung: schalte die Infrarotlampe ein und starte gleichzeitig die Stoppuhr. Notiere in Abständen von etwa einer Minute die gemessene Temperatur. Wenn rund 34 °C erreicht sind, beobachte genau das Aussehen des Glaubersalzes. Es sollte langsam anfangen glasig oder wässrig auszusehen. Notiere die Temperatur und Zeit, wann das passiert.

Schritt 6


Beobachten: lasse den Versuch gut 50 Minuten oder länger laufen. Notiere welche Beobachtungen man macht, vor allem das Aussehen des Glaubersalzes ist interessant. Die angezeigte Temperatur liegt wahrscheinlich über 35 °C und wahrscheinlich unter 80 °C. Dieser Temperaturbereich ist in Ordnung

Schritt 7


Endzustand: Wenn sich das Glaubersalz, das jetzt wahrscheinlich kein Glaubersalz mehr ist sonder wasserfreies Natriumsulfat, nicht mehr sichtbar verändert, zum Beispiel nach vielleicht 50 Minuten, kann man die Infrarotlampe wieder ausstellen.

Schritt 8


Restpulver wiegen: wiege nun wieder die Petrischale mit dem weißen Pulver darauf. Bilde die Differenz (minus) des Gewichtes von der Petrischale mit Glaubersalz vom Anfang und dem jetzt gemessenen Endwert. Die Differenz (Unterschied) ist der Massverlust: so viel Gramm sind an Wasser aus dem Glaubersalz durch Erhitzung entwichen.

Schritt 9


Versuchsskizze: fertige eine große Skizze mit folgenden Informationen an: Name, Datum, Überschrift (Glaubersalz-Dehydratisierungs-Versuch). Menge Glaubersalz am Anfang, Raumtemperatur, Leistung (Wattzahl) der Infrarotlampe, Abstand der Infrarotlampe zum Glaubersalz, Durchschnitt des Glaubersalzhaufens, alle Messwerte von Temperatur und Zeit, Notizen, wie sich das Glaubersalz optisch verändert hat. Endmasse der Petrischale mit Glaubersalz, Masseverlust am Ende.

Wer entdeckte den Effekt des Masseverlustes?


Rudolf Glauber, im Jahr 1625: der damals junge Glauber (geboren 1601) experimentierte mit Mineralwasser. Beim Eindampfen bliebt ein weißliches Stoff zurück. Auf der Zunge schien er zu schmelzen. Glauber beobachtete, dass dieser Stoff beim Erwärmen leichter wird. Er hat das heute nach ihm benannte Glaubersalz entdeckt[1]. Siehe auch Rudolf Glauber ↗

Auswertung: den Masseverlust berechnen


Glaubersalz der Marke Zirkulin ist chemisch gesehen Natriumsulfat-Decahydrat. Die chemische Summenformel dafür ist Na₂SO₄·10H₂0. Über die Summenformel und die molaren Massen ergibt sich für ein Teilchen Glaubersalz eine molare Masse von 324 und für wasserfreies Natriumsulfat Na₂SO₄ eine molare Masse von 144. Das Verhältnis der Masse Glaubersaltz zur Masse des darin enthaltenten Natriumsulfat ist also 2,25. In einem Versuch am 24. Oktober 2022 ergab sich für 4 Gramm Glaubersalz nach längerer Dehydratation und Trocknung eine Restmasse von 1,85 Gramm. Das empirische (gemessene) Verhältnis der Masse Glaubersalz zum Reststoff ist 2,16. Das passt sehr gut zum theoretischen Wert von 2,25. Siehe auch Massendefizit ↗

Gibt es andere Stoffe mit ähnlichem Effekt?


Ja, zum Beispiel Kupfersulfat: ohne eingelagertes Wasser ist Kupfesulfat ein weißes Pulver, miteingelagertem Wasser hingegen eine intensiv blaue Substanz. Wie bei Glaubersalz, kann auch hier das Wasser durch Erwärmung ausgetrieben werden. Siehe auch Kupfersulfat ↗

Fußnoten