Chemie/Sammlung von Experimenten/Dichtebestimmung bei Feststoffen

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