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Gase herstellen
Gase werden im Labor in vielfältiger Art und Weise benötigt. Zur Herstellung von Gasen in der Schule kommen verschiedene Verfahren in Betracht. Für einfache Schülerübungen erfüllen schwer schmelzbare Reagenzgläser, die mit einem Stopfen und einem Ableitungsrohr verbunden sind, ihren Zweck.  
  
Thermische Zersetzung von festen Stoffen


Thermische Zersetzung von festen Stoffen 
   
  
Das Reagenzglas wird waagerecht in ein Stativ gespannt und vorsichtig erhitzt. Da Sauerstoff schwerer als Luft ist, wird er in ein senkrecht stehendes Reagenzglas, dessen Öffnung nach oben zeigt, eingeleitet. Auf diese Art und Weise kann durch das Erhitzen von Kaliumpermanganat auf über 240° Celsius Sauerstoff hergestellt werden (>Schülerübung):  
   
10 KMnO4  reagiert zu   3 K2MnO4  +  2 K2O • 7 MnO2  +  6 O2  
   
   
Name des Gases
Formel
Herstellung durch Erhitzen von:
Aus 1 Gramm Stoff entstehen maximal:
Sauerstoff
O2
Kaliumpermanganat
110ml
Ammoniak
NH3
Mischung von Ammoniumchlorid
und Calciumhydroxid
150ml
Schwefelwasserstoff
H2S
je 1 Masseteil Paraffin und Kieselgur mit 2 Masseteilen Schwefel mischen
225ml
Stickstoffdioxid
NO2
Blei(II)-nitrat
80ml
Kohlenstoffmonooxid
CO
2 Masseteile Zink und 1 Masseteil Calciumcarbonat mischen
keine Angaben
   
  
Austreiben von Gasen aus Flüssigkeiten durch Erhitzen  
    
Sind Gase in Flüssigkeiten gelöst, können Sie durch einfaches Erhitzen ausgetrieben werden. Man verwendet in der Regel zwei Rundkolben aus Duranglas, wobei auf den unteren Kolben ein Stopfen mit Gasableitungsrohr aufgesetzt wird. Durch vorsichtiges Erhitzen füllt sich der obere, umgekehrte Rundkolben mit dem ausgetriebenen Gas. Diese Apparatur eignet sich beispielsweise zur Herstellung von Chlorwasserstoff oder von Ammoniak für Springbrunnen-Versuche:  
    
  
Gas aus Flüssigkeit austreiben
    
  
Der Nachteil dieser Methode liegt in dem hohen Feuchtigkeitsgehalt der ausgetriebenen Gase. Sie müssen daher gegebenenfalls getrocknet werden (>Trocknen von Gasen). Für Schülerübungen eignen sich auch zwei starkwandige, aufeinander gestellte Reagenzgläser, wobei das untere im Wasserbad erhitzt wird. Dabei ist allerdings zu beachten, dass Schüler mit konzentrierten Säuren nicht arbeiten dürfen.  
 

Name des Gases
Formel
Die Herstellung erfolgt durch Erhitzen von:
Aus 10ml Flüssigkeit entstehen maximal:
Chlorwasserstoff
HCl
Salzsäure rauchend
700ml
Ammoniak
NH3
Ammoniaklösung 10%
900ml
Schwefeldioxid
SO2
Schweflige Säure
225ml
   
    
Gasentwicklung durch chemische Reaktion mit einer Flüssigkeit  
   
Ein einfacher, ungeregelter Gasentwickler besteht aus einem Reaktionsbehälter, zum Beispiel einem Rundkolben oder einem Erlenmeyerkolben mit Ableitung und einem aufgesetzten Tropftrichter. Über den Hahn lässt sich die zugeführte Menge Flüssigkeit in den Reaktionsbehälter regeln. Eine Unterbrechung durch Verschluss der Ableitung ist nicht möglich, da dann der Behälter platzen würde, sofern es keinen Druckausgleich besitzt.  
   

Gasentwicklungsapparatur für einfache Schülerübungen
Schliff-Gasentwickler mit Tropftrichter und Druckausgleich

Gasentwickler mit Reagenzgläsern

für einfache Schülerübungen

Schliff-Gasentwickler mit

Tropftrichter und Druckausgleich
   
   
Werden giftige oder aggressive Gase wie Chlor hergestellt, ist in jedem Fall eine Schliffapparatur zu verwenden. Außerdem sollte die Gasentwicklung im gut ziehenden Abzug durchgeführt werden. Die Tropfgeschwindigkeit und damit auch die Geschwindigkeit der Gasentwicklung kann mit dem Hahn am Gasentwickler gesteuert werden.  
    
 
Name des Gases
Formel
Zugetropfte Flüssigkeit
Vorgelegter Stoff
Aus 1g Feststoff entstehen maximal:
Wasserstoff
H2
Salzsäure 10%
Zink granuliert
350ml
Sauerstoff
O2
Wasserstoffperoxid-
lösung 10%
Mangan(IV)-oxid
aus 10ml H2O2
250ml
Stickstoff
N2
Natriumnitritlösung
Ammoniumchloridlsg.
aus 10ml A.
250ml
Chlor
Cl2
Salzsäure konz.
Kaliumpermanganat
150ml
Chlorwasserstoff
HCl
Schwefelsäure konz.
(erwärmen)
Natriumchlorid
370ml
Bromwasserstoff
HBr
Phosphorsäure konz.
(erwärmen)
Kaliumbromid
80ml
Schwefelwasserstoff
H2S
Salzsäure 10%
Eisen(II)-sulfid
230ml
Ammoniak
NH3
Natronlauge konz.
Ammoniumchlorid
400ml
Kohlenstoffdioxid
CO2
Salzsäure 10%
Calciumcarbonat
210ml
Kohlenstoffmonooxid
CO
Schwefelsäure konz.
Natriumformiat
keine Angaben
Schwefeldioxid
SO2
Schwefelsäure 20%
Natriumsulfit
55ml
Methan
CH4
warmes Wasser
(nur kleine Mengen)
Aluminiumcarbid
180ml
Ethin
C2H2
Wasser
(nur kleine Mengen)
Calciumcarbid
310ml
   
   
Die Geschwindigkeit der Gasentwicklung hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem auch von der Reaktionsgeschwindigkeit. Wasserstoff lässt sich auch durch das Hineinwerfen von gekörntem Calcium in Wasser leicht herstellen. Dabei entsteht unter Wasserstoffbildung Calciumhydroxid (>Schülerübung):  
  
Ca  +  2 H2reagiert zu  Ca(OH)2  +  H2   
  
Das bekannteste Gerät zur kontinuierlichen Gasentwicklung ist der von dem Apotheker Petrus Jacobus Kipp (1808-1864) im Jahre 1860 erfundene Kipp'sche Gasentwickler. Dieser arbeitet nach folgendem Prinzip:  
   
a) Nach dem Einfüllen des Feststoffes (zum Beispiel Zink granuliert) und der Flüssigkeit (zum Beispiel Salzsäure) bei geschlossenem Hahn, steigt die Flüssigkeit im unteren Behälter solange, bis die darüber stehende Luft ein weiteres Ansteigen verhindert.  
b) Durch das Öffnen des Hahns entweicht zunächst Luft, so dass die Flüssigkeit wieder ansteigt und in den mittleren Behälter gelangt. Dadurch reagiert die Flüssigkeit mit dem Feststoff und es entsteht ein Gas (zum Beispiel Wasserstoff).  
c) Beim Schließen des Hahns wird die Flüssigkeit durch das zunächst noch entstehende Gas zurückgedrängt, so dass die Gasentwicklung wieder stoppt.  
    
   
Kippscher Gasentwickler zur kontinuierlichen Entnahme von Wasserstoff


Kipp'scher Gasentwickler zur kontinuierlichen Entnahme von Wasserstoff

    
   

Beim Arbeiten mit einem Kipp'schen Gasentwickler sind einige Überlegungen zur Sicherheit zu beachten. So sollten die Stopfen mit Schliff-Fett gefettet und mit Drahtschellen gesichert sein, damit sie durch das entstehende Gas nicht herausgedrückt werden. Bei der Herstellung von Wasserstoff muss die Knallgas-Probe durchgeführt werden, bevor das Gas entzündet wird.  

 
Weitere Informationen 
  
Gase auffangen und messen: Volumenbestimmung von Gasen 
Beseitigen von Feuchtigkeit: Trocknen von Gasen 
Gasreinigung: Adsorbieren oder Absorbieren 
Informationen zu den Laborgasen, Bedienen von Flaschen, Toxikologie: Lexikon der Gase
 
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