Versuchsaufbau Synthese von Methan (Erdgas)

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Dieses quantitative Experiment „Analyse von Methan (Erdgas)“ kann im methodischen Gang bei der „Einführung in die organische Chemie“ eine Schlüsselfunktion einnehmen. Vorab sollte jedoch durch eine einfache qualitative Verbrennungsanalyse gezeigt werden, dass die Verbindung Methan zumindest die Elemente Kohlenstoff und Wasserstoff enthält. Die Bestimmung der Molekülmasse mit Hilfe der Gaswägekugel (m zwischen 14 u und 18 u) lässt den sicheren Schluss zu, dass ein Methanmolekül nur aus einem Kohlenstoffatom und einer noch unsicheren Anzahl von Wasserstoffatomen bestehen muss.

Mit dem hier vorgestellten Experiment wird eine kleine Methanportion in festen Kohlenstoff und Wasserstoffgas gespalten und das Verhältnis Methan : Wasserstoff mit 1 : 2 volumenmetrisch ermittelt. Die Auswertung dieses Ergebnisses mit Hilfe des Satzes von Avogadro führt zwingend zu der Formel CH4 und zur Reaktionsgleichung. Die so gewonnene Methanformel ist auch eine experimentelle Bestätigung für die Vierbindigkeit des Kohlenstoffatoms.