Was ist eine Reinheitskurve?
Eine Reinheitskurve ist ein Diagramm, das zeigt, wie sich die Temperatur ändert, wenn du einen Feststoff gleichmäßig erhitzt. Die waagerechte Achse zeigt die Zeit, die senkrechte Achse die Temperatur. Die Form der Kurve beim Schmelzen zeigt dir, ob es sich um einen Reinstoff oder ein Gemisch handelt.
In der Chemie ist ein Reinstoff ein Stoff, der aus nur einem Element oder einer Verbindung besteht. „Reiner Orangensaft“ aus dem Laden ist im chemischen Sinn nicht rein, denn er enthält viele Stoffe.
| Eigenschaft | Reinstoff | Gemisch |
|---|---|---|
| Kurve beim Schmelzen | Waagerecht | Ansteigend |
| Schmelztemperatur | Ein genauer Punkt | Breiter Bereich |
| Beispiele im Simulator | Naphthalin 80 °C, Stearinsäure 69 °C, reines Kupfer 1085 °C | Kerzenwachs 45–62 °C, Bronzelegierung 890–1020 °C |
Warum verläuft die Kurve waagerecht?
In einem Feststoff sind die Teilchen regelmäßig angeordnet und schwingen auf ihrem Platz. Wenn du Wärme zuführst, werden die Schwingungen stärker, und die Temperatur steigt. Erreicht der Stoff seinen Schmelzpunkt, wird die gesamte zugeführte Wärme gebraucht, um das Kristallgitter aufzulösen. Deshalb steigt die Temperatur nicht, bis der ganze Stoff geschmolzen ist, und die Kurve verläuft waagerecht.
In einem Gemisch stören Teilchen eines anderen Stoffes die regelmäßige Anordnung des Kristalls. Verschiedene Teile schmelzen bei verschiedenen Temperaturen, und die Temperatur steigt langsam weiter, ohne anzuhalten. Eine Verunreinigung senkt die Temperatur, bei der das Schmelzen beginnt: Reines Kupfer schmilzt bei 1085 °C, während Bronze, eine Kupferlegierung, im Simulator schon bei 890 °C zu schmelzen beginnt. Auch das Streuen von Salz auf Straßen im Winter hängt damit zusammen: Salz senkt den Schmelzpunkt von Eis unter 0 °C.
Zeichne Schmelzkurven in der App Nalukh chem
Erhitze acht Stoffe und vergleiche zwei Kurven direkt miteinander. Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
- Wähle links aus der Liste einen Stoff. Die Bereiche REINSTOFF und GEMISCH enthalten je vier Stoffe. In jeder Zeile steht der Schmelzpunkt oder Schmelzbereich.
- Drück auf den Button Erhitzen. Die Kurve wird in etwa 4 Sekunden von links nach rechts gezeichnet.
- Lies in der oberen Leiste den Zustand des Stoffes ab (FEST, SCHMILZT, FLÜSSIGKEIT), beobachte die Bewegung der Teilchen und lies die Temperatur ab.
- Wenn das Erhitzen endet, stehen der Schmelzpunkt oder Schmelzbereich und die Form der Kurve im Diagramm. Unten erscheint eine Erklärung.
- Drück auf den Button Vergleichen, um die Kurven von zwei Stoffen in einem Diagramm zu zeichnen. Vergleichen lassen sich nur Stoffe mit derselben Skala: reines Wasser, Salzwasser und Eis mit Zucker; Naphthalin, Stearinsäure und Kerzenwachs; reines Kupfer und Bronzelegierung. Wenn du einen Stoff aus einer anderen Gruppe antippst, wird sein Partner automatisch ausgewählt.
- Drück auf den Button Erneut erhitzen, um es zu wiederholen. Der Button mit dem Kreispfeil daneben löscht das Diagramm.
Aufgaben für den Simulator
- Vergleiche mit dem Button Vergleichen reines Wasser und Salzwasser. Antwort: Die Kurve von reinem Wasser verläuft bei 0 °C waagerecht. Die Kurve von Salzwasser beginnt unter 0 °C, bei −6 °C, und steigt an.
- Finde heraus, was bei höherer Temperatur schmilzt: Stearinsäure oder Kerzenwachs. Antwort: Stearinsäure schmilzt bei 69 °C, Kerzenwachs ist bei 62 °C vollständig geschmolzen.
- Vergleiche reines Kupfer und Bronzelegierung und berechne, um wie viel Grad früher Bronze zu schmelzen beginnt. Antwort: 1085 − 890 = 195 °C.
- Lies an der Zeitachse ab, wie viele Minuten der waagerechte Abschnitt von reinem Kupfer dauert. Antwort: von 3 Minuten bis 6.4 Minuten, also etwa 3.4 Minuten.
Wie wird die Reinheit im Labor geprüft?
Im Labor misst du den Schmelzpunkt eines Stoffes und vergleichst ihn mit dem Wert aus einem Tabellenbuch. Ein Reinstoff schmilzt in einem engen Bereich, der zum Tabellenwert passt. Eine unreine Probe beginnt unterhalb des Tabellenwerts zu schmelzen und schmilzt über einen breiten Bereich.
Kurven aus echten Versuchen sind nicht so glatt wie die im Simulator. Stearinsäure im Schullabor ist meist nicht ganz rein, daher kann ihr waagerechter Abschnitt leicht ansteigen.
