Bei diesem Versuch wird eine Portion destilliertes Wasser in scheinbar leere Becher gegeben. Bei jedem Umschütten ändert sich die Farbe der Lösung. Insgesamt wird das Wasser in sieben Becher gegeben und ändert sechsmal seine Farbe.
Verwendete Chemikalien
Chemikalie
Gefahr
50 mL Natronlauge 30 %, NaOH – 40.00 g/mol
Natriumhydroxidlösung CAS-Nr.: 1310-73-2 – EG-Nr.: 215-185-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. Sigma-Aldrich, 72068, SDB vom 07.12.2023
Gefahr
3 mL Phenolphthalein-Lösung 2 %,C20H14O4 – 318.32 g/mol
3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-2-benzofuran-1(3H)-on (IUPAC) CAS-Nr.: 77-09-8 – EG-Nr.: 201-004-7 Flam. Liq. 2, Eye Irrit. 2, Muta. 2, Carc. 1B, Repr. 2, STOT SE 2 (Zentralnervensystem, Augen), WGK 2 H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H336 Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. H341 Kann vermutlich genetische Defekte verursachen. H350 Kann Krebs erzeugen. H361 Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen oder das Kind im Mutterleib schädigen. H371 Kann die Organe schädigen (Zentralnervensystem, Augen). P201 Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P202 Vor Gebrauch alle Sicherheitshinweise lesen und verstehen. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P233 Behälter dicht verschlossen halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. P242 Funkenarmes Werkzeug verwenden. P243 Maßnahmen gegen elektrostatische Entladungen treffen. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P264 Nach Gebrauch Gesicht, Hände und exponierte Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P308+P313 BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P337+P313 Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P370+P378 Bei Brand: Kohlendioxid, Trockensand oder alkoholbeständigen Schaum zum Löschen verwenden. P403+P235 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Kühl halten. P405 Unter Verschluss aufbewahren. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Thermo Fisher, J61785, SDB vom 01.04.2024
Gefahr
100 mL Schwefelsäure 40 %, H2SO4 – 98.08 g/mol
Batteriesäure, Schwefel(VI)-säure, Dihydrogensulfat, Monothionsäure, E 513, Vitriolöl (veraltet) CAS-Nr.: 7664-93-9 – EG-Nr.: 231-639-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P330+P331 BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Thermo Fisher, 39668, SDB vom 16.03.2024
Gefahr
6–9 mL Schwefelsäure 95–97 %, H2SO4 – 98.08 g/mol
Schwefel(VI)-säure, Dihydrogensulfat, Monothionsäure, E 513, Vitriolöl (veraltet) CAS-Nr.: 7664-93-9 – EG-Nr.: 231-639-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. Sigma-Aldrich, 258105, SDB vom 05.03.2024
Gefahr
0.1 g Kaliumpermanganat, KMnO4 – 158.03 g/mol
Kaliumoxido(trioxo)mangan (IUPAC), Permangansäure Kaliumsalz CAS-Nr.: 7722-64-7 – EG-Nr.: 231-760-3 Ox. Sol. 2, Acute Tox. 4 (oral), Skin Corr. 1, Eye Dam. 1, Repr. 2, STOT RE 2 (Gehirn), Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3 H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H361d Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen. H373 Kann die Organe schädigen (Gehirn) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Einatmen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P260 Staub nicht einatmen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 223468, SDB vom 05.03.2024
Achtung
47.55 g Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat, FeSO4 · 7 H2O – 278.01 g/mol
Eisenvitriol CAS-Nr.: 7782-63-0 – EG-Nr.: 231-753-5 Acute Tox. 4 (oral), Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, WGK 1 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H315 Verursacht Hautreizungen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P280 Schutzhandschuhe/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302+P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 103965, SDB vom 07.04.2022
Gefahr
10 g Kaliumthiocyanat, KSCN – 97.18 g/mol
Kaliumrhodanid, Kaliumsulfocyanid CAS-Nr.: 333-20-0 – EG-Nr.: 206-370-1 Acute Tox. 4 (oral, dermal, inhalativ), Eye Dam. 1, Aquatic Chronic 3, WGK 1 H302+H312+H332 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen. H318 Verursacht schwere Augenschäden. H412 Schädlich für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302+P352+P312 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P304+P340+P312 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. EUH032 Entwickelt bei Berührung mit Säure sehr giftige Gase. Merck, 105124, SDB vom 14.03.2024
Achtung
2 g Kaliumhexacyanoferrat(III), K3[Fe(CN)6] – 329.25 g/mol
Blutlaugensalz rot, Ferricyankalium, Kaliumcyanoferrat(III), Kaliumeisen(III)-cyanid CAS-Nr.: 13746-66-2 – EG-Nr.: 237-323-3 Eye Irrit. 2, Aquatic Chronic 2, WGK 2 H319 Verursacht schwere Augenreizung. H411 Giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P337+P313 Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. EUH032 Entwickelt bei Berührung mit Säure sehr giftige Gase. Merck, 104973, SDB vom 14.03.2024
Methylalkohol, Holzgeist CAS-Nr.: 67-56-1 – EG-Nr.: 200-659-6 Flam. Liq. 2, Acute Tox. 3 (oral, dermal, inhalativ), STOT SE 1 (Augen, Zentralnervensystem), WGK 2 H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H301+H311+H331 Giftig bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen. H370 Schädigt die Organe (Augen, Zentralnervensystem). P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P233 Behälter dicht verschlossen halten. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P310 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P311 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Merck, 106009, SDB vom 01.03.2024
Zur Vorbereitung werden die sechs 250-ml-Bechergläser verwendet. Zur Aufbewahrung werden die jeweiligen Lösungen in die Gewindeflaschen umgefüllt.
Lösung 1: In 50 mL dest. Wasser werden vorsichtig 50 mL Natronlauge 30 % gegeben.
Lösung 2: In 76 mL dest. Wasser werden 20 mL Methanol (oder Ethanol), 3 mL Phenolphthaleinlösung 2 % und 1 mL Schwefelsäure 40 % vermischt.
Lösung 3: 100 mL Schwefelsäure 40 %.
Lösung 4: In 100 mL dest. Wasser werden 47.55 g Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat gelöst. Zur Stabilisierung werden noch 6–9 mL konz. Schwefelsäure zugegeben.
Lösung 5: In 100 mL dest. Wasser werden 10 g Kaliumthiocyanat gelöst.
Lösung 6: In 100 mL dest. Wasser werden 2 g Kaliumhexacyanoferrat(III) gelöst.
Nun werden sieben 600-ml-Bechergläser präpariert:
Becherglas 1: 10 Tropfen der Natronlauge 15 %.
Becherglas 2: 1 mL der hergestellten Phenolphthaleinlösung.
Becherglas 3: 15 Tropfen der Schwefelsäure 40 %.
Becherglas 4: 1 Spatelspitze Kaliumpermanganat (bitte die Menge selbst ausprobieren!).
Becherglas 5: 40 Tropfen der Eisen(II)-sulfat-Lösung.
Becherglas 6: 15 Tropfen der Kaliumthiocyanat-Lösung.
Becherglas 7: 10 Tropfen der Kaliumhexacyanoferrat(III)-Lösung.
In einem weiteren 600-ml-Becherglas werden 500 mL dest. Wasser bereitgestellt. Nun wird aus dem Becherglas mit Wasser in das Becherglas 1 gegossen. Von diesem in das Becherglas 2 usw. Es zeigen sich deutliche Farbumschläge.
Reaktionsgleichung
1. NaOH
2. Indikator-Reaktion
Abb. 1 – Farbumschlag von Phenolphthalein im basischen Bereich (pH-Wert > 8.2).
3. Neutralisationsreaktion
Abb. 2 – Farbumschlag von Phenolphthalein im neutralen/sauren Bereich (pH-Wert < 8.2).
4. KMnO4 → K+(aq) + MnO4−(aq)
5. Redoxreaktion
Abb. 3 – Reduktion von Mn(+VII) zu Mn(+II) und Oxidation von Fe(+II) zu Fe(+III), im sauren Medium.
Unlösliches Berliner Blau: Eisen(III)-hexacyanoferrat(II) (Fe4[Fe(CN)6]3 · 15 H2O) Lösliches Berliner Blau: Kaliumeisen(III)-hexacyanoferrat(II) (KFe[Fe(CN)6])
1. Die Natronlauge wird mit Wasser versetzt. 2. Indikator Phenolphthalein! Die Lösung färbt sich violett. Dabei handelt es sich um die Salzform (Baseform) des Phenolphthaleins. 3. Die Säureform des Phenolphthalein wird durch Schwefelsäurezugabe gebildet. Die Lösung wird deshalb wieder farblos. 4. Kaliumpermanganat färbt die Lösung violett. 5. Zugabe von Eisen(II)-sulfat. Es kommt zur Reduktion des Permanganats (im sauren Millieu) zu Mangan(II) und zur Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(III). 6. Zugabe von Kaliumthiocyanat. Es kommt zur Komplexbildung (Eisenthiocyanat). Es zeigt sich eine rot-braune Färbung. 7. Kaliumhexacyanoferrat(III) wird zugegeben und es bildet sich ein neuer Komplex, das sogenannte Berliner Blau.
Medien
Quellenangaben
[1]
F. R. Kreißl und O. Krätz. Farbenspiele in einer Lösung. In: Feuer und Flamme, Schall und Rauch, WILEY-VCH: Weinheim, 1999, 238–240.
[2]
H. W. Roesky und K. Möckel. Fünf Farben in einer Lösung. In: Chemische Kabinettstücke, VCH Verlagsgesellschaft mbH: Weinheim, 1994, 113–114.
