Katalytisches Crackverfahren

Demonstrationsexperiment auf Video

Katalytisches Crackverfahren

Lernziel: Katalytische Spaltung von Kohlenwasserstoffen

Peter Keusch

English version

Chemikalien:
Paraffin Pastillenform 57-60 (Merck)
Perlkatalysator (Phywe)
10 ^-2 M wässerige Brom - Lösung (1.28 g Brom / 800 mL H₂O)
Glaswolle

Geräte und Glaswaren:

Kristallisierschale (für Wasserbad) 95 mm × 55 mm
2 Rundkolben 29/32, 100 mL
Destillationsbrücke, Länge 200 mm, 2 senkrechte Kerne NS 29/32, Hülse 14/20
Thermometer 14/20
Vakuum-Vorstoß, gerade, 29/32
Dreiweghahn
Gasspritze (Kolbenprober) 100 mL
Mischzylinder (Gaswaschflasche) mit NS-Deckelstopfen 100 mL
HWS-Klemmen oder Federsicherungen
Pulvertrichter

Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen:

Brom verursacht schwere Verätzungen. Dämpfe reizen Augen und Schleimhäute.

Bromwasser ist gesundheitsschädigend. Es führt zur Reizung der Haut. Langer Kontakt kann den Augen schaden.

Schutzbrille und Schutzhandschuhe erforderlich. Gut durchlüfteter Raum. Die Bereitung der wässerigen Bromlösung hat im Abzug zu erfolgen!

Versuchsdurchführung:

Die Versuchsanordnung (siehe Versuchsaufbau unten) besteht aus einer einfachen Destillationsapparatur. Eine Gasspritze ist über einen Dreiweghahn mit der Olive des Vakuumvorstoßes verbunden. Der Kolben der Gasspritze wird auf die 0 mL Marke gesetzt. Ein als Vorlage dienender Rundkolben taucht in ein Wasserbad ein (Kristallisierschale).

Der Destillierkolben (1), beschickt mit 20 g Perlkatalysator und 30 g Paraffin, wird mit einem Bunsenbrenner erhitzt. Der Dreiweghahn (5) ist so positioniert, dass das freigesetzte Gas in die Gasspritze (3) passieren kann. Sobald der Kolben der Gassspritze die 100 mL Marke erreicht hat, wird der Brenner entfernt. Durch behutsames Drücken des Stempels (4) kann das Gas über ein Glasröhrchen (6) ausströmen, sofern der Dreiweghahn entsprechend positioniert ist. Das austretende Gas wird entzündet. Das Glasröhrchen (6) enthält einen Pfropfen aus Quarzglaswolle, der als Rückschlagsicherung dient.

Versuchsaufbau

Ehe das entwickelte Gas entzündet wird, ist sicherzustellen, dass die Apparatur luftfrei ist! Die beiden zunächst in der Gasspritze anfallenden Gasvolumina (jeweils 100 mL) werden verworfen. Erst die dritte Probe wird entzündet.

Schutzbrille tragen!

In einem Mischzylinder wird die in der Vorlage (2) befindliche Flüssigkeit mit 100 mL Bromwasser umgesetzt.

Versuchsergebnis:

Wird Paraffin in Gegenwart eines Perlkatalysators erhitzt, entstehen flüssige und gasförmige Produkte, die mit heller Flamme brennen. Der Katalysator färbt sich dunkel und wird schließlich schwarz. Sowohl das Gas als auch die Flüssigkeit entfärbt Bromwasser.

Videoclip (Download RealPlayer .rm file)

Deutung des Versuchsergebnisses:

Paraffin besteht aus Kohlenwasserstoffen, in denen bis zu 40 C-Atome geradkettig und verzweigtkettig verbunden sind. Um diese Ketten zu brechen wird Paraffin mit einem Katalysator erhitzt. Dabei werden kurzkettige gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe gebildet. Am Katalysator scheidet sich Kohle ab. Auch das anfallende farblose Gas enthält Alkene. Alkene entfärben Bromwasser.

Liste der Experimente