36 3 Arbeitsheftseite 19 Katalysatoren – Hilfsstoffe bei chemischen Reaktionen Was ist ein „Katalysator“? Nina liest in einer Werbung, dass Zucker uns die notwendige Energie für den Alltag liefert. „Wenn Zucker so viel chemische Energie in sich trägt, dann müsste er auch gut brennen“, denkt sie sich. Sie beschließt es auszuprobieren. Dazu stellt sie einen Mikrobrenner auf eine feuerfeste Unterlage und hält mit einer Tiegelzange einen Zuckerwürfel in die Brennerflamme (Abb. 36.1). Nina ist enttäuscht. Der Zucker wird nur braun und tropft auf die Unterlage. Am nächsten Tag befragt sie ihre Chemielehrerin. Diese gibt ihr einen Tipp: „Reibe zuerst den Zuckerwürfel mit Asche ein. Die Asche brennt nicht. Aber sie hilft dabei, dass der Zucker beim Erhitzen mit dem Sauerstoff der Luft reagieren kann.“ Zucker brennt nicht – oder doch? (Abb. 36.1) Führe Ninas Versuch durch. Verwende eine Schutzbrille. Achtung! Verbrennungsgefahr! Beschreibe deine Beobachtung beim Erhitzen eines Zuckerwürfels ohne und mit einer Ascheschicht. Die Asche enthält Mineralien, die dabei helfen, dass der Zucker schon bei niedrigerer Temperatur mit dem Sauerstoff reagiert. Der Zucker kann schon bei geringerer Zufuhr von Aktivierungsenergie verbrennen (Abb. 36.2). Diese Hilfsstoffe bei chemischen Reaktionen nennen wir „Katalysatoren“. Ein Katalysator-Modell (Abb. 36.3) Materialien: Papierstreifen (20 x 5 cm), 2 Büroklammern, Gummiring Lege den Papierstreifen so zusammen wie auf Abb. 36.3 oben. In einer Schlaufe hängt locker der Gummiring. Die beiden Schlaufen werden mit den Büroklammern fixiert. Beim Auseinanderziehen des Papierstreifens hängen die Büroklammern verbunden im Gummiring. Erkläre deinem Arbeitsteam, weshalb dieser Trick ein Modell für eine chemische Reaktion mit Katalysator sein kann. Oft werden Edelmetalle wie Platin (Abb. 36.5), Rhodium oder Palladium als Material für Katalysatoren verwendet. Auf der Katalysatoroberfläche kommen die reagierenden Stoffe einander näher und verbinden sich leichter miteinander (Abb. 36.4). 36.1 Zucker brennt nicht – oder doch? V1 A1 Zeit Energie Energie Zeit ohne Katalysator mit Katalysator 36.2 Energie-Zeit-Diagramme: Ein Katalysator (zB die Asche bei V1) senkt die Aktivierungsenergie bei einer chemischen Reaktion. V2 A2 Katalysatoren sind Hilfsstoffe, die eine Reaktion ermöglichen oder erleichtern, ohne dabei verbraucht zu werden. Sie senken die zur Reaktion benötigte Aktivierungsenergie. M 36.3 Ein Katalysator-Modell H2 36.4 Auf der Katalysator-Oberfläche reagiert Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff zu Wasser. H2O 36.5 Platin ist ein häufig verwendetes Material für Katalysatoren. Platinwürfel fein verteiltes Platin auf Keramik Platindraht Zusatzmaterial we988e Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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