Nachweis von Alkoholen einfach erklärt: Tests im Labor

Stell dir vor, du stehst im Chemielabor vor drei Bechergläsern. In allen dreien befindet sich eine klare, farblose Flüssigkeit. Sie sehen exakt aus wie Wasser! Aber dein Lehrer verrät dir: Nur in einem Glas ist wirklich Wasser. In den anderen beiden befinden sich ein Alkohol und ein flüssiges Alkan (ein Bestandteil von Benzin).

Wie kannst du herausfinden, welche Flüssigkeit welche ist, ohne sie zu probieren (was im Labor streng verboten ist)? In dieser Lektion lernst du zwei faszinierende chemische Farbtests kennen, mit denen du Alkohole wie ein echter Detektiv aufspüren und von anderen Stoffen unterscheiden kannst.

Vorwissen

• Alkane (Kohlenwasserstoffe): Moleküle, die ausschließlich aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) bestehen.

  Beispiel: Heptan ($\text{C}_7\text{H}_{16}$) ist eine klare Flüssigkeit und ein typisches Alkan.

• Alkohole (Alkanole): Moleküle, die zusätzlich ein Sauerstoffatom (O) in einer sogenannten OH-Gruppe besitzen.

  Beispiel: Ethanol (Trinkalkohol, $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$) enthält Sauerstoff und löst sich gut in Wasser.

Aufgabentyp 1: Unbekannte Flüssigkeiten identifizieren

Um Alkohole nachzuweisen und von anderen Stoffen zu unterscheiden, nutzen wir spezifische Farbtests im Labor.

Der Cer-Test: Alkohole aufspüren

Um herauszufinden, ob eine Flüssigkeit ein Alkohol ist, verwenden Chemiker ein spezielles Nachweismittel. Es heißt salpetersaure Cer(IV)-ammoniumnitrat-Lösung. Der Name ist lang, aber die Anwendung ist sehr einfach: Diese Testflüssigkeit ist von Natur aus gelb.

Wenn man diese gelbe Lösung zu einem Alkohol (wie Ethanol) tropft, passiert etwas Auffälliges: Die Mischung verfärbt sich sofort tiefrot. Dieser rote Farbkomplex ist der eindeutige Beweis (Nachweis), dass ein Alkohol vorhanden ist.

Um ganz sicher zu sein, dass die rote Farbe wirklich durch den Alkohol entsteht und nicht einfach durch das Mischen mit irgendeiner Flüssigkeit, macht man immer eine Negativkontrolle. Dafür tropft man das gelbe Testmittel in normales Wasser. Da Wasser kein Alkohol ist, bleibt die Mischung gelb. So beweist man, dass der Test richtig funktioniert.

Alkoholnachweis auf der Tüpfelplatte

Zweck: Nachweis von Alkohol in kleinen Mengen und Vergleich mit einer Negativkontrolle.

Materialien: Weiße Tüpfelplatte (eine Platte mit kleinen Mulden), Pipetten, reines Wasser, Ethanol (Alkohol), salpetersaure Cer(IV)-ammoniumnitrat-Lösung.

⚠️ Sicherheitshinweis: Die Cer-Testlösung enthält Salpetersäure und ist ätzend. Schutzbrille und Handschuhe tragen! Ethanol ist leicht entzündlich, daher offene Flammen fernhalten.

Durchführung:

1. Gib 3 Tropfen Wasser in die erste Mulde der Tüpfelplatte (Negativkontrolle).
2. Gib 3 Tropfen Ethanol in die zweite Mulde.
3. Tropfe nun jeweils 2 Tropfen der gelben Cer-Testlösung in beide Mulden.

Beobachtung: In der ersten Mulde (Wasser) bleibt die Flüssigkeit gelb. In der zweiten Mulde (Ethanol) verfärbt sich die Flüssigkeit sofort rot.

Erklärung: Der Alkohol reagiert mit dem Nachweismittel zu einem roten Farbkomplex. Das Wasser reagiert nicht, was bestätigt, dass der Test spezifisch für Alkohole ist. Dieser Test funktioniert auch mit alkoholhaltigen Getränken wie Wein.

Der Iod-Test: Alkane und Alkohole unterscheiden

Manchmal wissen wir bereits, dass wir keinen Alkohol vor uns haben, sondern wollen zwei klare Flüssigkeiten voneinander unterscheiden: ein Alkan (Kohlenwasserstoff) und einen Alkohol (sauerstoffhaltig). Dafür nutzen Chemiker eine wässrige Iod-Lösung.

Iod verhält sich wie ein Chamäleon; es ändert seine Farbe, je nachdem, in welcher Umgebung es sich befindet:

• Ohne Sauerstoff (Alkane): Wenn man Iod-Lösung zu einem reinen Kohlenwasserstoff wie Heptan gibt, lösen sich die Iod-Teilchen darin und bilden eine violette Lösung.

• Mit Sauerstoff (Alkohole): Wenn man Iod-Lösung zu einem Alkohol wie Ethanol gibt, reagiert das Iod auf das Sauerstoffatom in der OH-Gruppe. Dadurch entsteht eine rotbraune Lösung.

Durch dieses unterschiedliche Löseverhalten können wir die beiden Stoffklassen ganz einfach mit dem Auge unterscheiden.

Unterscheidung mit Iod

Zweck: Visuelle Unterscheidung zwischen einem Alkan und einem Alkohol.

Materialien: 2 Reagenzgläser, Heptan (Alkan), Ethanol (Alkohol), wässrige Iod-Lösung, Pipetten.

⚠️ Sicherheitshinweis: Heptan und Ethanol sind leicht entzündlich. Iod-Lösung kann Haut und Augen reizen. Schutzbrille tragen und im gut belüfteten Raum arbeiten!

Durchführung:

1. Fülle 2 mL Heptan in das erste Reagenzglas.
2. Fülle 2 mL Ethanol in das zweite Reagenzglas.
3. Gib in beide Reagenzgläser jeweils 3 Tropfen der wässrigen Iod-Lösung und schüttle leicht.

Beobachtung: Im ersten Reagenzglas (Heptan) färbt sich die Flüssigkeit violett. Im zweiten Reagenzglas (Ethanol) färbt sich die Flüssigkeit rotbraun.

Erklärung: Heptan ist ein reiner Kohlenwasserstoff ohne Sauerstoff, daher erscheint das gelöste Iod violett. Ethanol enthält Sauerstoff, was zu der rotbraunen Färbung führt.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Führe den Cer-Test durch: Gib salpetersaure Cer(IV)-ammoniumnitrat-Lösung hinzu. Rot bedeutet Alkohol, gelb bedeutet kein Alkohol.
2. Führe den Iod-Test durch: Nutze wässrige Iod-Lösung, um zwischen Alkan und Alkohol zu unterscheiden.
3. Werte die Farbe beim Iod-Test aus: Wird die Lösung violett, ist es ein Alkan; wird sie rotbraun, ist es ein Alkohol.

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• Cer-Test: Salpetersaure Cer(IV)-ammoniumnitrat-Lösung färbt sich bei Kontakt mit Alkoholen rot. Wasser bleibt als Negativkontrolle gelb.
• Iod-Test bei Alkanen: Wässrige Iod-Lösung färbt reine Kohlenwasserstoffe (ohne Sauerstoff) violett.
• Iod-Test bei Alkoholen: Wässrige Iod-Lösung färbt sauerstoffhaltige Alkohole rotbraun.