Wasseranalyse im virtuellen Labor: pH, Salze, Destillation

Aktualisiert am 2026-10-07

Diese Wasseranalyse im virtuellen Labor passt zum Pflichtversuch (required practical) von AQA GCSE Chemistry, in dem Wasserproben aus verschiedenen Quellen analysiert und gereinigt werden. Die Lernenden messen den pH-Wert von Leitungs-, Meer-, Regen- und Flusswasser und filtrieren Schlamm ab. Dann dampfen sie ein bekanntes Volumen in einer gewogenen Schale ein und bestimmen die Masse der gelösten Feststoffe in g/dm³. Zum Schluss destillieren sie eine Probe und prüfen das Destillat: seinen pH-Wert, seine Siedetemperatur und ob es einen Rückstand hinterlässt. Jede Wägung erscheint auf einer Waage, sodass die Lernenden selbst rechnen. Sie können auch Kühler oder Thermometer falsch aufbauen und sehen, was dann schiefgeht.

Wasseranalyse – pH-Wert, gelöste Feststoffe und Destillation

Lehrplanbezug

AQA GCSE Chemistry 4.10.1.2 (Trinkwasser) und der zugehörige Pflichtversuch: Analyse und Reinigung von Wasserproben, einschließlich pH-Wert, Masse der gelösten Feststoffe und Destillation. Derselbe Pflichtversuch steht in AQA GCSE Combined Science: Trilogy.

Simulic ist nicht mit AQA verbunden und wird von AQA nicht unterstützt. In Deutschland passt der Versuch zu Wasser, Lösungen und Stofftrennung im Chemieunterricht der Sekundarstufe I.

Vor dem Experiment (5 min)

Lassen Sie die Lernenden sich auf eine Vorhersage festlegen:

„Sie destillieren Meerwasser, das etwa 35 g gelöste Feststoffe pro dm³ enthält. Wie viel gelösten Feststoff enthält das Destillat?“

Manche Lernende erwarten, dass Salz mit dem Dampf mitwandert. Lassen Sie die Frage offen.

Durchführung in der Simulation

Stellen Sie Probe auf Meerwasser, Eingedampftes Volumen auf 50 cm³, setzen Sie ein Häkchen bei Vor dem Eindampfen filtrieren, stellen Sie Waage auf 0,01 g und Aufbau auf richtig.
Folgen Sie den nummerierten Schaltflächen: pH-Wert messen, filtrieren, leere Schale wiegen (m₁), Probe einfüllen, eindampfen und erneut wiegen (m₂). Berechnen Sie die gelösten Feststoffe = (m₂ − m₁) ÷ Volumen in dm³.
Destillieren Sie 100 cm³ Probe. Beobachten Sie die Temperatur im Kolben und das Thermometer am Ansatzrohr, fangen Sie mindestens 20 cm³ auf und schalten Sie dann die Heizung aus.
Prüfen Sie das Destillat: pH-Wert, Siedetemperatur und Rückstand nach dem Eindampfen.
Wiederholen Sie mit Leitungs-, Regen- und Flusswasser. Nehmen Sie für Flusswasser 100 cm³ und die Waage mit 0,001 g und messen Sie einmal filtriert und einmal unfiltriert.
Probieren Sie bei Aufbau das Thermometer in der Flüssigkeit und das Kühlwasser oben hinein aus.

Probe	Filtriert?	V (cm³)
Meer	ja	50
Leitung	ja	100
Regen	ja	100
Fluss	ja	100
Fluss	nein	100

Erwartete Ergebnisse

Messwerte aus der Simulation (pH-Wert mit dem pH-Meter; der Indikator rundet auf ganze Zahlen):

Probe	pH	Gelöste Feststoffe (g/dm³)
Meer	8,1	35,0 (Rückstand 1,75 g aus 50 cm³)
Leitung	7,4	0,300
Fluss, filtriert	7,0	0,200
Fluss, unfiltriert	7,0	0,350
Regen	5,6	0,010 (Rückstand nur 0,001 g)

Meerwasser hat mit Abstand die meisten gelösten Feststoffe. Trübes Flusswasser enthält nach dem Filtrieren weniger gelösten Feststoff als Leitungswasser. Der Schlamm ist aufgeschwemmt, nicht gelöst.
Filtrieren entfernt die 0,15 g/dm³ Schwebstoffe aus Flusswasser, aber nichts aus Meerwasser: Salz geht durch das Filterpapier.
Regenwasser ist durch gelöstes CO₂ sauer (pH 5,6) und enthält doch fast keine Feststoffe. Sein Rückstand liegt nahe an der Auflösung der Waage, daher ist das Ergebnis sehr unsicher.
Beim Destillieren siedet Meerwasser im Kolben bei 100,5 °C. Beim Aufkonzentrieren erreicht es 101,5 °C, während das Thermometer am Ansatzrohr 100,0 °C zeigt.
Das Destillat hat pH 7,0 (pH-Meter 6,9–7,1), siedet bei genau 100,0 °C und hinterlässt 0,00 g Rückstand.
Mit der Thermometerkugel in der Flüssigkeit zeigt es 101,4 °C statt der Dampftemperatur. Mit dem Kühlwasser oben hinein entweicht Dampf, und der automatische Lauf fängt 29 cm³ statt 53 cm³ auf.

Fragen für die Lernenden

(Vorhersage, nach dem Experiment erneut gestellt) Wie viel gelösten Feststoff enthält das Destillat von Meerwasser?
Welche Variable muss kontrolliert werden, wenn Sie die gelösten Feststoffe verschiedener Proben vergleichen?
Wie groß ist die Masse der gelösten Feststoffe in Meerwasser, in g/dm³?
Wie groß ist nach zwei Läufen mit Flusswasser die Masse der Schwebstoffe pro dm³?
Welche Ergebnisse zeigen, dass das Destillat reines Wasser ist, und warum funktioniert die Destillation?

Antworten für Lehrkräfte: (1) Fast nichts: 0,00 g Rückstand. (2) Ob die Probe vor dem Eindampfen filtriert wird. (3) 35,0 g/dm³ (akzeptiert 34,6–35,4). (4) 0,35 − 0,20 = 0,15 g/dm³ (akzeptiert 0,13–0,17). (5) pH 7, eine konstante Siedetemperatur von 100,0 °C und kein Rückstand. Wasser verdampft und kondensiert, und die gelösten Feststoffe bleiben im Kolben zurück.

Häufige Fehlvorstellungen

„Trübes Wasser hat die meisten gelösten Feststoffe.“ Die Trübung kommt von Schwebstoffen. Filtriertes Flusswasser enthält weniger gelösten Feststoff als Leitungswasser.
„Filtrieren macht Wasser rein.“ Filterpapier entfernt nur unlösliche Teilchen. Gelöste Salze gehen direkt hindurch.
„Sauberes Wasser muss neutral sein.“ Regenwasser ist fast frei von Feststoffen, hat aber pH 5,6.
„Trinkwasser ist reines Wasser.“ Leitungswasser ist sicher trinkbar, hinterlässt aber trotzdem 0,300 g/dm³ gelöste Salze.

Erweiterung

Unbekannte Probe: Wählen Sie Unbekannte Probe und bestimmen Sie sie über pH-Wert und gelöste Feststoffe. Es kann Brackwasser aus einer Flussmündung, Mineralwasser, ein saurer Bach aus einem Moor oder Teichwasser sein.
Genauigkeit: Dampfen Sie 10 cm³ Leitungswasser mit der Waage mit 0,01 g ein, dann 100 cm³ mit der Waage mit 0,001 g. Fragen Sie, warum das erste Ergebnis fast nutzlos ist.

Häufige Fragen

Sind die Ergebnisse für alle Lernenden gleich?

Bei den vier bekannten Proben ja, abgesehen von der Rundung der Waage um etwa ±0,01 g. Deshalb akzeptieren die Fragen 3 und 4 einen kleinen Bereich. Nur die Unbekannte Probe ist zufällig.

Warum dampft man im Wasserbad ein?

Ein Wasserbad heizt sanft, daher spritzt der Rückstand nicht aus der Schale. Die Simulation macht es genauso.

Warum steigt die Temperatur im Kolben über 100 °C?

Gelöste Feststoffe erhöhen die Siedetemperatur der Lösung. Wenn Wasser verdampft, wird die Lösung konzentrierter, und ihre Siedetemperatur steigt langsam. Der Dampf, der das Ansatzrohr erreicht, ist reines Wasser mit 100 °C.