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Kohlenstoff-Atome nachweisen
Wenn man eine Substanz erhitzt und diese mit rußender Flamme verbrennt oder verkohlt, ist Kohlenstoff nachgewiesen. In beiden Fällen entsteht elementarer Kohlenstoff. Erhitzt man einen organischen Stoff wie Holz oder ein Polymer in einem Reagenzglas, verkohlen diese. Stoffe mit einem hohen Kohlenstoff-Anteil wie Benzol rußen kräftig beim Verbrennen. Als Schulversuch eignet sich das Erhitzen von Zucker auf einem Verbrennungslöffel. 
   

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Benzol darf nicht an Schulen eingesetzt werden.
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Ruß 
Kohlenstoffhaltiger Ruß entsteht in der Regel bei unvollständigen Verbrennungen, zum Beispiel wenn Dieselkraftstoff in schlecht eingestellten Motoren verbrannt wird. Die Rußpartikel sind 5 bis 500 Nanometer groß. Sie enthalten je nach Herstellungsweg neben dem Kohlenstoff auch Wasserstoff, Schwefel, Stickstoff oder Sauerstoff. Organische Stoffe rußen bei der Verbrennung umso mehr, je höher das Verhältnis der Kohlenstoff-Atome zu den restlichen Atomen ist. 


Verkohlung 
Bei einer Verkohlung wird der organische Stoff vollständig zersetzt, wobei reiner Kohlenstoff übrig bleibt. Auf ähnliche Art und Weise entstanden bei der Zersetzung von totem Pflanzenmaterial durch anaerobe Bakterien im Laufe der Jahrmillionen die Kohle-Lagerstätten.



Indirekter Kohlenstoff-Nachweis
Für einen indirekten Kohlenstoff-Nachweis verbrennt man die Substanz und saugt die Verbrennungsgase mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe durch eine Gaswaschflasche mit Kalkwasser. Eine Trübung des Kalkwassers weist Kohlenstoffdioxid nach. Es entsteht durch Oxidation der Kohlenstoff-Atome bei der Verbrennung von Methan-Gas. Im gekühlten U-Rohr kondensiert als weiteres Verbrennungsprodukt Wasser. Dies ist ein indirekter Wasserstoff-Nachweis.
 
   Versuchsaufbau: Beim Verbrennen von Methangas entsteht Wasser und Kohlenstoffdioxid. 

  
Beim Erhitzen einer kohlenstoffhaltigen Substanz mit Kupfer(II)-oxid entsteht ebenfalls Kohlenstoffdioxid, das mit Kalkwasser nachgewiesen werden kann. Erhitzt man man zum Beispiel Kerzenwachs-Plätzchen zusammen mit Kupfer(II)-oxid in einem Reagenzglas, beschlägt sich der kühlere Rand des Reagenzglases mit Wasserdampf, das Kupfer(II)-oxid färbt sich dabei rot. Über ein Glasrohr lassen sich die gasförmigen Produkte in ein Reagenzglas mit Kalkwasser leiten:
  
   Versuchsaufbau: Beim Erhitzen einer kohlenstoffhaltigen Substanz mit Kupferoxid entsteht ebenfalls Kohlenstoffdioxid.   
  
 
Bei der Verbrennung aller organischen Stoffe entsteht Kohlenstoffdioxid als Oxidationsprodukt der Kohlenstoff-Verbindungen. Bei Kohlenwasserstoffen erhält man auch Wasser als Verbrennungsprodukt: 

Kohlenwasserstoff  +  Sauerstoff reagiert zu  Kohlenstoffdioxid  +  Wasser 
  
Beim Einleiten von Kohlenstoffdioxid in Kalkwasser entsteht eine weiße Trübung. Dabei fällt wasserunlöslicher Kalk aus. Bei der Reaktion eines Kohlenwasserstoffs mit Kupfer(II)-oxid wird dieses zu elementarem Kupfer reduziert. Das entstehende Kupfer kann man an der roten Färbung erkennen. Die dabei frei werdenden Sauerstoff-Atome oxidieren die Kohlenstoff-Atome des Kohlenwasserstoffs zu Kohlenstoffdioxid und die Wasserstoff-Atome zu Wasser: 
  
Reduktion:    2 CuO  reagiert zu   2 Cu  +  O2 
Oxidation 1:  C-Atome  +  "O"  reagiert zu   CO2 
Oxidation 2:  H-Atome  +  "O"  reagiert zu   H2O 
  

Elementaranalyse

Dieses Verfahren wurde von Antoine Lavoisier erstmals angewandt, um das Verhältnis der Kohlenstoff-Atome zu den Wasserstoff-Atomen in einer chemischen Verbindung zu bestimmen. Justus von Liebig verbesserte das Verfahren. Fritz Pregl verfeinerte es soweit, dass es auch mit kleinen Stoffmengen durchgeführt werden konnte. Bei der
Elementaranalyse wird die Substanz an glühendem Kupfer(II)-oxid CuO bei etwa 700 °C verbrannt. Zuerst wird das Kupfer(II)-oxid bis zum Glühen erhitzt, danach erhitzt man 0,5 Gramm der zu prüfenden organischen Substanz im Porzellan-Schiffchen. Nun wird reiner Sauerstoff oder Luft durch die Apparatur gesaugt. Die Verbrennungsprodukte H2O und CO2 werden in Absorptionsrohren oder in U-Rohren aufgefangen. Reines, getrocknetes Calciumchlorid absorbiert Wasser, feines Natriumhydroxid oder auch Kaliumhydroxid absorbieren Kohlenstoffdioxid. Aus der Massenzunahme der beiden U-Rohre lässt sich das prozentuale Verhältnis von Kohlenstoff und Wasserstoff errechnen. 
 
Versuchsaufbau: Elementaranalyse: Quantitative Bestimmung von Kohlenstoff und Wasserstoff



Sicherheit  Schutzbrille anziehen! Schutzhandschuhe anziehen! Lueftungsmassnahmen erforderlich
Beim Verkohlen von Stoffen ist auf eine gute Raumlüftung zu achten. Es muss eine Schutzbrille getragen werden. Beim Arbeiten mit Natriumhydroxid oder Natronlauge sind auch Schutzhandschuhe notwendig. Reste der Kupfersalze werden im Behälter für Schwermetallsalz-Lösungen entsorgt.

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