MINT lernen

Erhaltung der Masse

Zwei Aufgaben, in denen jedes Gramm seinen Platz findet.

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1

Der schwarze Silberlöffel

AFB I–II

Nach dem Frühstück ist Omas Silberlöffel im Eigelb schwarz angelaufen. Silber hat mit Schwefel aus dem Eigelb zu schwarzem Silbersulfid reagiert. Jonas wiegt den Löffel: Vor dem Frühstück hatte er 40,00 g, jetzt sind es 40,02 g.

  1. Gib die Edukte und das Produkt dieser Reaktion an.
  2. Berechne die Masse des Schwefels, die der Löffel aufgenommen hat.
  3. Begründe, dass die Massenzunahme dem Gesetz von der Erhaltung der Masse nicht widerspricht.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Welche Stoffe reagieren miteinander, welcher Stoff ist neu?
Hinweis zu Aufgabe b)
Vergleiche die Masse vorher und nachher.
Hinweis zu Aufgabe c)
Lag vorher wirklich alles auf der Waage, was reagiert hat?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Edukte sind Silber und Schwefel, das Produkt ist Silbersulfid.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

m(Schwefel) = 40,02 g − 40,00 g = 0,02 g. Der Löffel hat 0,02 g Schwefel gebunden.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Der Schwefel war vorher im Eigelb und lag nicht mit auf der Waage. Nimmt man Löffel und Schwefel zusammen, ist die Masse vorher genauso groß wie die Masse von Löffel und Silbersulfid nachher. Es ist keine Masse neu entstanden, sie ist nur vom Ei auf den Löffel gewandert.

2

Das alte Blitzlicht

AFB II–III

Früher gab es für Fotos Blitzbirnen: Glaskolben, gefüllt mit Sauerstoff und feinem Magnesiumdraht. Beim Blitz verbrennt das Magnesium zu weißem Magnesiumoxid. Gruppe A wiegt eine Blitzbirne vor und nach dem Zünden: 12,46 g und 12,46 g. Gruppe B verbrennt 0,24 g Magnesiumband in einer offenen Schale und erhält 0,40 g weißes Pulver.

  1. Werte die Messungen beider Gruppen aus.
  2. Überprüfe, ob das Ergebnis von Gruppe B dem Gesetz von der Erhaltung der Masse widerspricht.
  3. Nimm Stellung zu Tims Behauptung: „Nur der Versuch von Gruppe A zeigt die Massenerhaltung, der von Gruppe B ist nutzlos.“

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Rechne jeweils die Differenz aus und achte auf das Gefäß.
Hinweis zu Aufgabe b)
Welches Edukt hat Gruppe B nicht gewogen?
Hinweis zu Aufgabe c)
Was kann man aus dem Versuch B trotzdem lernen?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Bei Gruppe A bleibt die Masse gleich (Differenz 0 g), weil die Blitzbirne geschlossen ist. Bei Gruppe B ist das Produkt um 0,40 g − 0,24 g = 0,16 g schwerer als das Magnesium.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Es widerspricht dem Gesetz nicht. Das Magnesium hat 0,16 g Sauerstoff aus der Luft gebunden. Rechnet man ihn zu den Edukten, gilt: 0,24 g + 0,16 g = 0,40 g — Masse der Edukte gleich Masse des Produkts.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Tim hat teilweise recht: Nur Versuch A zeigt die Massenerhaltung direkt, weil alle Stoffe mitgewogen werden. Nutzlos ist Versuch B aber nicht: Aus der Massenzunahme kann man die Masse des gebundenen Sauerstoffs bestimmen. Beide Versuche zusammen zeigen, dass nur ein geschlossenes System die Erhaltung sichtbar macht.