Der Versuchsaufbau besteht im Wesentlichen aus einem Rundkolben und einer Fraktionierkolonne. In dem Rundkolben befinden sich 100 bis 150 ml Rohöl, das durch eine Pilzheizhaube zum Sieden gebracht wird. Auf dem Rundkolben sitzt die Fraktionierkolonne. Das ist eine Glasröhre, durch die gasförmigen Bestandteile des siedenden Erdöls nach oben strömen. Die Fraktionierkolonne enthält zwei Glockenböden. Das sind speziell konstruierte Glasböden mit kleinen Öffnungen. Die Gase können durch die Öffnungen nach oben gelangen und kondensieren dann auf den Böden. Jeder der beiden Glockenböden ist mit einem Abfluss versehen, durch den die Entnahme von Proben möglich ist. Außerdem kann die Temperatur eines jeden Glockenbodens mit Hilfe von zwei Thermometern kontrolliert werden.

Die Gase, die auch auf dem oberen Glockenboden nicht kondensieren werden durch einen wassergekühlten Liebig-, Schlangen- oder Dimrothkühler geleitet. Auf dem Bild ist ein Dimrothkühler zu sehen. Hier tropft das Kondensat wieder zurück in die Fraktionierkolonne, kann also nicht als eigene Fraktion entnommen werden. Nimmt man statt dessen aber einen Liebigkühler, der dann seitlich aus der Apparatur herausragt, so kann man auch eine dritte Fraktion mit besonders flüchtigen Kohlenwasserstoffen entnehmen.

Durchführung

Der Rundkolben wird mit Rohöl / Erdöl befüllt, dann wird die Apparatur zusammengesetzt. Man stellt die Pilzheizhaube auf den höchsten Wert (III), bis das Erdöl siedet. Dann kann man auf die Stufe I herunterschalten, muss aber aufpassen, dass das Erdöl am Sieden bleibt. Die Wasserkühlung für den Liebigkühler wird angestellt. Nun wird einige Zeit gewartet. Hat sich genügend Flüssigkeit auf den Glockenböden gebildet, so dass Proben entnommen werden können, kann man den Versuch abbrechen. Die Pilzheizhaube wird abgestellt, die Wasserkühlung bleibt noch ein paar Minuten an, bevor auch sie abgestellt wird.

Die Proben der Fraktionen werden auf Brennbarkeit und Flüchtigkeit untersucht.

Normalerweise wird diese Apparatur nicht auseinandergebaut, sondern so wie sie ist in der Chemie-Sammlung gelagert. Das Erdöl muss von Zeit zu Zeit erneuert werden. Dabei reicht es, wenn man ab und zu etwas Benzin in das Erdöl gießt, weil die hoch siedenden Bestandteile des Erdöls im Verlauf des Versuchs nicht verbraucht werden, wohl aber die flüchtigen Bestandteile.

Beobachtungen

Fünf bis zehn Minuten nach dem Einschalten der Pilzheizhaube beginnt das Erdöl zu sieden. Nebelige Dämpfe steigen nach oben und erreichen nach einiger Zeit die Fraktionierkolonne. Wenn sie den unteren Glockenboden erreicht haben, beginnen die Dämpfe zu kondensieren, und es bildet sich eine farblose Flüssigkeit. Die Temperatur dieser Fraktion liegt bei 60 bis 70 Grad Celsius. Nach ein paar weiteren Minuten haben die Dämpfe den oberen Glockenboden erreicht und kondensieren dort. Hier kann man zunächst eine Temperatur von 40 bis 50 Grad Celsius messen. Wenn man den Versuch weiter laufen lässt, steigt die Temperatur an beiden Glockenböden, nach weiteren 15 Minuten kann man am unteren Glockenboden 170 Grad und am oberen Glockenboden 65 Grad Celsius messen. Die Farbe des Kondensats am unteren Boden hat sich von farblos nach gelblich verändert, während das Kondensat am oberen Glockenboden weiterhin farblos ist. Verwendet man zusätzlich einen Liebigkühler, um die nicht kondensierten Dämpfe abzukühlen, so kann man am Ende des Kühlers eine dritte Fraktion entnehmen, die völlig farblos und sehr leichtflüchtig ist.

Die untere Fraktion ist gelblich und recht schwer flüchtig; das Verdunsten dauert recht lange. Die Flüssigkeit ist zwar brennbar, es ist aber recht schwer, sie überhaupt zu entzünden. Wenn die Flüssigkeit dann brennt, rußt die gelbe Flamme sehr stark.

Die obere Fraktion ist farblos und leicht flüchtig, sie verdunstet recht schnell. Die Flüssigkeit ist sehr gut brennbar, sie kann leicht entzündet werden, und die Flamme rußt mäßig.

Das Kondensat aus dem Liebigkühler ist farblos und sehr leicht flüchtig, die Flüssigkeit verdunstet sehr schnell. Diese Fraktion ist sehr leicht zu entzünden und brennt sehr gut, die Flamme rußt kaum.

a) Recherchieren Sie* im Internet oder in Ihrem Chemie-Buch, wie viele Glockenböden ein Fraktionierturm hat, der in einer Erdölraffinerie eingesetzt wird.

b) Wie ist ein solcher Glockenboden überhaupt konstruiert? Auch hier würde eine Recherche Sinn machen!

Einer der "fossilen Brennstoffe"; eine zähe, dunkelbraune bis schwarze Flüssigkeit mit üblem Geruch, die jede Menge verschiedener Kohlenwasserstoffe mit teils sehr langen C-Ketten enthält. Erdöl wird durch Raffination (fraktionierte Destillation) in zahlreiche Fraktionen zerlegt, von denen Benzin, Diesel und Heizöl wohl die bekanntesten sind.