Chemie/Sammlung von Experimenten/Dichtebestimmung bei Feststoffen: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 23. April 2022, 14:38 Uhr

EXPERIMENT - Bestimmung der Dichte eines Feststoffes

Bei diesem Experiment sollst du die Dichte von Feststoffen bestimmen. Du wirst mit Waage und Messzylinder arbeiten, um die notwendigen Werte zu bestimmen, mit denen du dann die Dichte bestimmen kannst.

Zur Auswahl hast du verschiedene Steine, wie zum Beispiel die hier gezeigten. Nutze möglichst viel von einem Stoff, dadurch wird das Ergebnis genauer!

DEFINITION - Dichte

Die DICHTE (oder auch spezifisches Gewicht) ist eine Stoffeigenschaft, die für viele reine Stoffe genau bestimmt werden kann. Sie gibt an, wieviel ein Stoff im Vergleich zu seinem Volumen wiegt.

Man bestimmt die Dichte, indem man eine Stoffportion wiegt und dessen Volumen bestimmt. Dann kann man die Dichte folgendermaßen berechnen:

$Dichte = \frac{Masse}{Volumen}$ oder mit Symbolen $\rho = \frac{m}{V}$ .

Einheit der Dichte: $\frac{g}{cm^3}$ (lies: Gramm pro Kubikzentimeter) bei Feststoffen und Flüssigkeiten oder $\frac{g}{l}$ bei gasförmigen Stoffen.

HINWEIS: Bei dem komischen Buchstaben ρ, der fast wie ein "p" aussieht, handelt es sich um einen griechischen Buchstaben, wie ihr sie auch von der Winkelbenennung kennt. Hier ist es das kleine "rho" (lies: roh).

Bei Gruppenarbeit - Verteilung der Aufgaben

Damit sichergestellt wird, dass die Durchführung richtig geschieht, sollen folgende Aufgaben in der Gruppe verteilt werden:

Eine(r) der die Anleitung liest und darauf achtet, das die Anweisungen eingehalten werden.
Eine(r), der das Arbeitsblatt ausfüllt und alle Wert notiert.
Zwei, die die Experimente durchführen.

Material und Durchführung

Du hast mehrere Stoffe zur Auswahl, deren Dichte du bestimmen kannst. Wähle eines davon aus!
Die notwendigen Geräte findest du in einem Kasten zusammengestellt. Eine Waage steht vorne auf dem Lehrertisch und muss dort auch stehen bleiben.
Alle Anweisungen und die Vorgehensweise zur Berechnung der Dichte findest du auf einem Arbeitsblatt. ⇒ Download Arbeitsblatt

Das hier beschriebene Verfahren geht davon aus, dass das Volumen von einem unregelmäßigem Körper bestimmt werden soll. Ist der Körper ein Würfel oder Quader, kann man das Volumen natürlich messen.

WIEDERHOLUNG - Volumen von Würfel und Quader

Bei Würfeln und Quadern kann man einfach die Kantenlänge messen und das Volumen daraus berechnen.

Volumen eines Würfels mit der Seitenlänge a: $V = a^3$
Volumen eines Quaders mit den Seitenlängen a, b, c: $V = a \cdot b \cdot c$

Entsorgung

Da du nur mit Wasser gearbeitest hast, kannst du das Wasser einfach in den Abfluss gießen. Die Geräte und Stoffe müssen nicht abgetrocknet werden.
Stelle den Kasten mit dem vollständigen Material wieder zurück auf den Lehrertisch
Kontrolliere dein Ergebnis mit mit Lösungskästchen am Ende der Seite
Wenn noch genügend Zeit ist kannst du noch ein weiteres Experiment durchführen oder bei den anderen zusuchauen, wie sie experimentiere

Lösungen

HINWEIS: Die hier angegebenen Dichten sind Literaturwerte, bei denen es sich um Durchschnittswerte handelt. Es kann sein, dass du ein Stück hast, bei dem die Dichte etwas abweicht. Speziell Granit und auch Kalk(stein) können leicht unterschiedliche Zusammensetzungen haben und daher eine andere Dichte haben. Allerdings sollte dein Ergebnis ähnlich dem genannten Wert sein.

LÖSUNGEN - Zu erwartenden Dichten

\rho=2,72 g/cm^3

\rho \; zwischen \; 2,6 g/cm^3 \; und \; 2,8 g/cm^3

\rho \; zwischen \; 2,6 g/cm^3 \; und \; 2,9 g/cm^3

Weiterführende Aufgaben

AUFGABE - Dichte von Pyrit

Mineralien sind gerne gekaufte Andenken. Frage deine Eltern, ob du eines mal für eine Dichtebestimmung nutzen kannst. Damit du dein Ergebnis auch kontrollieren kannst, muss es natürlich rein sein und kein Gestein zusätzlich enthalten. Gehe wieder so vor, wie im Arbeitsblatt beschrieben. Natürlich kannst du dir das Arbeitsblatt auch noch einmal herunterladen und es erneut nutzen.

Informiere dich vorher bei Wikipedia, ob das Mineral wasserlöslich ist. Wenn ja, dann darfst du die Verdrängungsmethode leider nicht anwenden.
In dem Wikipedia-Artikel findet du eigentlich immer die Dichte. Vergleiche dann dein Ergebnis mit dem Literatur-Wert.

Das Pyrit-Kristall rechts ist nicht wasserlöslich und hat laut Wikipedia eine Dichte von 4,95 bis 5,2 g/cm³

@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
-Die Dichte berechnet sich mit der folgenden Formel:
+{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}
+__NOTOC__
+{{Box|EXPERIMENT - Bestimmung der Dichte eines Feststoffes|2=
+[[Datei:Waage mit breitem Messzylinder blauer Fluessigkeit und unregelmaessigem Koerper.svg|100px|right]]Bei diesem Experiment sollst du die Dichte von Feststoffen bestimmen. Du wirst mit Waage und Messzylinder arbeiten, um die notwendigen Werte zu bestimmen, mit denen du dann die Dichte bestimmen kannst.
-Nicht immer sind Stoffe in praktischen Würfeln oder Quadern gegeben. Bei solchen Würfeln könnte man einfach die Kantenlänge messen und das Volumen daraus berechnen.
+[[Datei:Bilder zu Feststoffe zur Dichtebestimmung.png|200px]]
-{{Kurzregel|<u>Zur Erinnerung:</u>
+Zur Auswahl hast du verschiedene Steine, wie zum Beispiel die hier gezeigten. Nutze möglichst viel von einem Stoff, dadurch wird das Ergebnis genauer!
-* Volumen eines Würfels mit der Seitenlänge a: <math>V = a^3</math>
+|3=Experimentieren}}
-* Volumen eines Quaders mit den Seitenlängen a, b, c: <math>V = a \cdot b \cdot c</math>}}
+{{Box|DEFINITION - Dichte|2=
+Die DICHTE ''(oder auch spezifisches Gewicht)'' ist eine Stoffeigenschaft, die für viele reine Stoffe genau bestimmt werden kann. Sie gibt an, wieviel ein Stoff im Vergleich zu seinem Volumen wiegt.
+Man bestimmt die Dichte, indem man eine Stoffportion wiegt und dessen Volumen bestimmt. Dann kann man die Dichte folgendermaßen berechnen:
+<math>Dichte = \frac{Masse}{Volumen}</math> oder mit Symbolen <math>\rho = \frac{m}{V}</math> .
+<u>Einheit der Dichte:</u> <math>\frac{g}{cm^3}</math> ''(lies: Gramm pro Kubikzentimeter)'' bei Feststoffen und Flüssigkeiten oder <math>\frac{g}{l}</math> bei gasförmigen Stoffen.
+''<small>HINWEIS: Bei dem komischen Buchstaben ρ, der fast wie ein "p" aussieht, handelt es sich um einen griechischen Buchstaben, wie ihr sie auch von der Winkelbenennung kennt. Hier ist es das kleine "rho" (lies: roh).</small>''
+|3=Hervorhebung1}}
+=== Bei Gruppenarbeit - Verteilung der Aufgaben ===
+Damit sichergestellt wird, dass die Durchführung richtig geschieht, sollen folgende Aufgaben in der Gruppe verteilt werden:
+* Eine(r) der die Anleitung liest und darauf achtet, das die Anweisungen eingehalten werden.
+* Eine(r), der das Arbeitsblatt ausfüllt und alle Wert notiert.
+* Zwei, die die Experimente durchführen.
+=== Material und Durchführung ===
+[[Datei:ARBEITSBLATT Dichte Bestimmung bei Feststoffen als PDF.pdf|200px|right]]
+* Du hast mehrere Stoffe zur Auswahl, deren Dichte du bestimmen kannst. Wähle eines davon aus!
+* Die notwendigen Geräte findest du in einem Kasten zusammengestellt. Eine Waage steht vorne auf dem Lehrertisch und muss dort auch stehen bleiben.
+* Alle Anweisungen und die Vorgehensweise zur Berechnung der Dichte findest du auf einem Arbeitsblatt. '''[https://unterrichten.zum.de/images/8/8f/ARBEITSBLATT_Dichte_Bestimmung_bei_Feststoffen_als_PDF.pdf ⇒ Download Arbeitsblatt]'''
-''Was aber bei unregelmäßigen Körpern machen, wie etwa einem Stein. Hier kann man das Volumen mit einem Lineal nur schätzen. Oder wie bestimme ich die Dichte von Flüssigkeiten? Denn auch wenn ich aus einer Flüssigkeit kein Würfel herstellen kann, so kann ich den Wert <math>\frac{m}{V}</math> und damit die Dichte berechnen. Und wie sieht es bei Gasen aus?''
+Das hier beschriebene Verfahren geht davon aus, dass das Volumen von einem unregelmäßigem Körper bestimmt werden soll. Ist der Körper ein Würfel oder Quader, kann man das Volumen natürlich messen.
-Für jeden Aggregatzustand gibt es spezielle Verfahren, wie man die Dichte bestimmen kann.
+{{Box|WIEDERHOLUNG - Volumen von Würfel und Quader|2=
+Bei Würfeln und Quadern kann man einfach die Kantenlänge messen und das Volumen daraus berechnen.
+* Volumen eines Würfels mit der Seitenlänge a: <math>V = a^3</math>
+* Volumen eines Quaders mit den Seitenlängen a, b, c: <math>V = a \cdot b \cdot c</math>
+|3=Hervorhebung1}}
-{|
+=== Entsorgung ===
-|-
+* Da du nur mit Wasser gearbeitest hast, kannst du das Wasser einfach in den Abfluss gießen. Die Geräte und Stoffe müssen nicht abgetrocknet werden.
-| [[Datei:Waage unregelmaeßigem Koerper.svg|100px]] ||
+* Stelle den Kasten mit dem vollständigen Material wieder zurück auf den Lehrertisch
-Nehmen wir einmal an, wir vollen von einem Stein die Dichte bestimmen. Für die Berechnung der Dichte brauchen wir von einer bestimmten Portion das Volumen und die Massen. Die Portion hier, ist dieser Stein.
+* Kontrolliere dein Ergebnis mit mit Lösungskästchen am Ende der Seite
+* Wenn noch genügend Zeit ist kannst du noch ein weiteres Experiment durchführen oder bei den anderen zusuchauen, wie sie experimentiere
-Die Bestimmung der Masse ist einfach: Wir wiegen einfach den Stein.
+=== Lösungen ===
+'''HINWEIS:''' Die hier angegebenen Dichten sind Literaturwerte, bei denen es sich um Durchschnittswerte handelt. Es kann sein, dass du ein Stück hast, bei dem die Dichte etwas abweicht. Speziell Granit und auch Kalk(stein) können leicht unterschiedliche Zusammensetzungen haben und daher eine andere Dichte haben. Allerdings sollte dein Ergebnis ähnlich dem genannten Wert sein.
-|-
+{{Box|LÖSUNGEN -  Zu erwartenden Dichten|2=
-|<br />
+{{Lösung versteckt|<math>\rho=2,72 g/cm^3</math>|Dichte von Granit zeigen|Dichte von Granit verstecken}}
-|-
-| <center>[[Datei:Breiter Messzylinder mit blauer Fluessigkeit.svg|50px]]</center> || Das das Volumen des Steins nicht durch Längenmessungen bestimmt werden kann, müssen wir ein anderen Weg wählen. Wir nutzen dazu die Verdrängungsmethode. Dazu geben wir in einen Messzylinder Wasser und bestimmen die Menge an Wasser, also das Volumen.
-|-
-|<br />
-|-
-| <center>[[Datei:Breiter Messzylinder mit blauer Fluessigkeit und unregelmaessigem Koerper.svg|50px]]</center> || Nachdem wir den Stein in das Wasser im Messzylinder gegeben haben bestimmen wir erneut das Volumen, denn der Stein hat Wasser verdrängt und damit ist der Wasserspiegel gestiegen. Aus dem Unterschied der beiden gemessenen Volumina kann man das Volumen des Steines messen.
-: ''Übrigens: Natürlich muss man bei der Auswahl des Messzylinders darauf achten, dass der Stein reinpasst!''
+{{Lösung versteckt|<math>\rho \; zwischen \; 2,6 g/cm^3 \; und \; 2,8 g/cm^3 </math>|Dichte von Kalkspat zeigen|Dichte von Kalkspat verstecken}}
-|}
-{{AufgabeNr|XX|[[Datei:ARBEITSBLATT Dichte Bestimmung bei Feststoffen als PDF.pdf|100px|right]]
+{{Lösung versteckt|<math>\rho \; zwischen \; 2,6 g/cm^3 \; und \; 2,9 g/cm^3 </math>|Dichte von Kalk zeigen|Dichte von Kalk verstecken}}
+|3=Lösung}}
-Lade dir das Arbeitsblatt rechts herunter und nutze die Anleitung, um die Dichte eines beliebigen, eigenen Steins zu bestimmen.}}
+== Weiterführende Aufgaben ==
-{{AufgabeNr|XX|[[File:Pyrit-elba_hg.jpg|right|100px]]Mineralien sind gerne gekaufte Andenken. Frage deine Eltern, ob du eines mal für eine Dichtebestimmung nutzen kannst. Damit du dein Ergebnis auch kontrollieren kannst, muss es natürlich rein sein und kein Gestein zusätzlich enthalten. Gehe wieder so vor, wie im Arbeitsblatt beschrieben. Natürlich kannst du dir das Arbeitsblatt auch noch einmal herunterladen und es erneut nutzen.
+{{Box|AUFGABE - Dichte von Pyrit|2=[[File:Pyrit-elba_hg.jpg|right|100px]]Mineralien sind gerne gekaufte Andenken. Frage deine Eltern, ob du eines mal für eine Dichtebestimmung nutzen kannst. Damit du dein Ergebnis auch kontrollieren kannst, muss es natürlich rein sein und kein Gestein zusätzlich enthalten. Gehe wieder so vor, wie im Arbeitsblatt beschrieben. Natürlich kannst du dir das Arbeitsblatt auch noch einmal herunterladen und es erneut nutzen.
 * Informiere dich vorher bei Wikipedia, ob das Mineral wasserlöslich ist. Wenn ja, dann darfst du die Verdrängungsmethode leider nicht anwenden.
 * In dem Wikipedia-Artikel findet du eigentlich immer die Dichte. Vergleiche dann dein Ergebnis mit dem Literatur-Wert.
-<small>Das {{wpde|Pyrit|Pyrit}}-Kristall rechts ist nicht wasserlöslich und hat laut Wikipedia eine Dichte von 4,95 bis 5,2 g/cm<sup>3</sup></small>}}
+<small>Das {{wpde|Pyrit|Pyrit}}-Kristall rechts ist nicht wasserlöslich und hat laut Wikipedia eine Dichte von 4,95 bis 5,2 g/cm<sup>3</sup></small>|3=Üben}}
 [[Kategorie:Chemie-Experiment]]
 [[Kategorie:Dichte]]
 [[Kategorie:Stoffeigenschaft]]
 [[Kategorie:ChemieUnfertig]]
+[[Kategorie:Chemie]]

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