Der Mensch kann den Säuregrad einer verdünnten Lösung nicht wahrnehmen, deshalb brauchen wir im Labor ein Hilfsmittel um den Säuregrad zu bestimmen ⇒ Indikatoren Show
Indikatoren Indikatoren sind Farbstoffe, die in Säuren und Laugen jeweils eine andere Farbe zeigen. In der Schule wird meist nur Universalindikator benutzt. Aufgaben
Wichtige SäurenEine Auswahl wichtiger Säuren zur Recherche bei Wikipedia: Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Kohlensäure, Essigsäure, Zitronensäure FormelnBei Säuren wird das Wasserstoffatom H rot gefärbt (⇒{\displaystyle \Rightarrow } Bei Laugen wird die Hydroxylgruppe OH blau gefärbt (⇒{\displaystyle \Rightarrow } Laugen sind wässrige Hydroxidlösungen). Hier sind die wichtigsten Säuren und ihre Säurereste, Du solltest sie auswendig wissen! Die wichtigsten Säuren und ihre SäureresteSäureSäurerestHFFluorwasserstoff(säure)F-FluoridHClChlorwasserstoff(säure)Cl-ChloridHBrBromwasserstoff(säure)Br-BromidHIIodwasserstoff(säure)I-IodidH2SSchwefelwasserstoff(säure)S2-SulfidHNO3SalpetersäureNO3-NitratH2SO4SchwefelsäureSO42-Sulfat H2CO3Kohlen(stoff)säureCO32-CarbonatH3PO4PhosphorsäurePO43-Phosphat HNO2SalpetrigesäureNO2-NitritH2SO3SchwefligesäureSO3-SulfitH3PO3PhosphorigesäurePO3-Phosphit
Definitionen nach Svante Arrhenius (1859-1927)Der Chemiker Svante Arrhenius Svante Arrhenius wurde am 19. 2.1859 in Uppsala geboren und starb am 2.10.1927 in Stockholm. Der schwedische Physiker und Chemiker forschte auf dem Gebiet der elektrolytischen Dissoziation (z.B. dem Zerfall von Salzen und Säuren in Wasser). In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit der Leitfähigkeit von Salz- und Säurelösungen. Sie wurde jedoch wegen der vielen neuen Ideen der damaligen Zeit bei anderen Chemikern nicht anerkannt. Erst als der Chemiker Ostwald sich positiv dazu äußerte, wurde der Wert seiner Forschungen erkannt. Er erforschte auch den Einfluss des Kohlenstoffdioxids für das Klima der Erde und untersuchte als erster den Treibhauseffekt. 1903 erhielt Svante Arrhenius als erster Schwede den Nobelpreis für Chemie. Er stellte für Säuren folgende Definition aufDie wässrigen Lösungen von Hydroxiden bezeichnet man als Laugen. Eine Säure ist ein Stoff, der in wässriger Lösung Wasserstoffionen bildet. Reaktionen der Oxide mit Wasser I - Säurebildung in zwei SchrittenZiel dieser beiden Versuche ist es, Schwefelsäure bzw. Kohlensäure herzustellen. Dazu wird das jeweilige Element in reinem Sauerstoff verbrannt. Es bilden sich so genannte Nichtmetalloxide. Damit nichts von den entstehenden Oxiden verloren geht, finden beide Versuche in geschlossenen Rundkolben statt. Versuch 1:Verbrennen von Schwefel&Kohlenstoff mit reinem Sauerstoff
Schwefel + Sauerstoff →{\displaystyle \rightarrow }
Kohlenstoff + Sauerstoff →{\displaystyle \rightarrow } Kohlenstoffdioxid + E Versuch 2Im zweiten Schritt gibt man nun Wasser zu den neu entstandenen Oxiden. Wenn sich die Oxide in Wasser lösen, bildet sich Säure. Zum Beweis kann man anschließend einigen Tropfen Universalindikator zufügen.
Schwefeldioxid + Wasser →{\displaystyle \rightarrow } Schweflige Säure + E
Kohlenstoffdioxid + Wasser →{\displaystyle \rightarrow } „Kohlensäure“ + E Nichtmetalloxide (z.B. Kohlenstoffdioxid) bilden mit Wasser eine Säure. Aufgaben
Reaktionen der Oxide mit Wasser II - in zwei SchrittenMetalloxide sind chemische Verbindungen eines Metalls mit Sauerstoff. Viele Metalloxide dienen als Erze zur Metallgewinnung. Dabei wird dem Metalloxid der Sauerstoff entzogen und so das reine Metall gewonnen. Metalle können auch wieder zu Metalloxiden reagieren. Ein weit verbreitetes Problem ist Rost (Eisenoxid), welcher aus wertvollem Eisen entsteht. In diesem Versuch dienen die Metalloxide als Ausgangsstoff zur Laugenherstellung. Doch erst mal muss man aus dem Element ein solches Metalloxid herstellen: Versuchsaufbau 1:Verbrennen von Magnesium über einem BecherglasBeobachtung 1:Es entsteht eine helle, gleißende Flamme; weißer Feststoff (Rauch),Schlussfolgerung 1:Es ist das weiße Pulver Magnesiumoxid entstandenMagnesium + Sauerstoff ⟶{\displaystyle \longrightarrow } Magnesiumoxid + Wasser ⟶{\displaystyle \longrightarrow } Magnesiumlauge + Energie Wenn sich Metalloxide in Wasser lösen, reagieren sie mit Wasser zu Hydroxiden. Aufgaben:
Der pH-WertDie Wirkung einer Säure ist nicht immer gleich. Es gibt starke Säuren wie H2SO4 und schwache Säuren wie die Zitronensäure. Außerdem sind auch starke Säuren in ihrer Wirkung schwach, wenn man sie mit viel Wasser verdünnt. Das gilt entsprechend auch für Laugen. Um die Wirkung einer Säure oder Lauge beurteilen zu können, braucht man eine passende Maßeinheit. → Definition für die 8. und 9. Klasse: Der pH-Wert misst die Stärke der Wirkung von Säuren und Laugen, also wie sauer oder alkalisch eine Substanz reagiert. Der pH-Wert wird mit einem Messgerät oder mit so genanntem Indikatorpapier gemessen. Auf dessen Farbskala findet man die Werte von 0-14. Den mittleren Wert (7) misst man bei neutralen Lösungen, wie z. B. reinem Wasser. Die Werte kleiner als 7 sind sauer (Säure), die Werte größer als 7 sind alkalisch (Lauge).
Hier einige Beispiele von pH-Werten bei Alltagsstoffen: Das Besondere an der pH-Wert-Skala ist, dass der Unterschied zwischen einem pH-Wert und dem nächsten das 10-fache beträgt. Das bedeutet, dass z. B. eine Säure mit pH 2 zehnmal so sauer wie eine Säure mit pH 3 ist und hundertfach so sauer ist wie eine mit pH 4 ist. Beachte, dass man das „p“ des pH-Werts klein schreibt! Zusatzinformation Aufgaben
MagnesiumVersuchsbeschreibung Beobachtung Schlussfolgerung KupferVersuchsbeschreibung Beobachtung Schlussfolgerung Säurestärkekonzentrierte SäureVersuchsbeschreibung Beobachtung Schlussfolgerung schwach konzentrierte SäureVersuchsbeschreibung Beobachtung Schlussfolgerung Nicht alle Säuren sind gleich stark oder gleich ätzend. NeutralisationNeutralisation ist die Reaktion zwischen Säuren und Basen. Dabei bildet sich Wasser. Die übrigen Ionen bilden ein Salz. Eine Säure und eine Base. Die Neutralisation ist daher nicht gleichzusetzen mit dem Erreichen des Neutralpunktes, der dem pH-Wert 7 entspricht. Demonstration von Universalindikator in drei Bechergläsern: Gibt es eine Möglichkeit, Säuren unschädlich zu machen? Versuchsbeschreibung Beobachtung Schlussfolgerung Gibt man zu einer Lauge eine bestimmte Menge an Säure hinzu, so erhält man eine neutrale, nicht ätzende Flüssigkeit. Bei der Neutralisation muss man folgendes beachten:
Quantitative NeutralisationBei der Neutralisation entsteht ein weiterer Stoff neben Wasser. Um diesen zu sehen, muss eine Neutralisation durchgeführt und das Wasser eingedampft werden. Der Rückstand wird dann untersucht. Versuchsbeschreibung Beobachtung Versuchsbeschreibung Beobachtung Schlussfolgerung Allgemeine Regel für jede Neutralisation: Lauge + Säure reagieren zu Salz + Wasser + E Das entstandene Salz ist in der Regel im Wasser aufgelöst und kann durch Eindampfen rein gewonnen werden. Aufgaben
Rotkohl, der Indikator aus der KücheIn der Chemie versteht man unter einem Indikator einen Stoff, der zur Überwachung einer chemischen Reaktion beziehungsweise eines Zustandes dient. Häufig wird die Änderung durch eine Farbveränderung angezeigt. Alltägliche Säure-Base-IndikatorenAuch Rotkohlsaft kann als Säure-Lauge Indikator verwendet werden. Rotkohlsaft kann dabei Farben von rot = sauer bis blau = alkalisch annehmen (in noch alkalischerem Milieu wird er grün und bei pH>10 sogar gelb). Um etwa Rotkohl aus Blaukraut zu erhalten wird deshalb häufig eine Apfelscheibe (mit Apfelsäure) zugegeben, wodurch sich das Blaukraut rot färbt. Die Benennung „Rotkohl“ und „Blaukraut“ ist übrigens regional verschieden, so werden beispielsweise im Süden Deutschlands auch schon die rohen Rotkohl-Köpfe als Blaukraut-Köpfe bezeichnet. Teetrinker kennen Tee als Indikator: Wird dem Schwarztee Zitronensaft zugegeben, dann wechselt die Farbe von dunkelbraun auf hellrötlichbraun. Auch dieser Farbumschlag ist auf Farbstoffe im Tee zurückzuführen, die als Indikator wirken. Die Quelle ist Indikator. Probiere es einmal selbst: Nimm einen frischen Rotkohl und zerschneide ein bis zwei Blätter mit einer Schere oder einem Messer. Gib die für einige Minuten in ein Gefäß mit etwas Wasser. Besonders gute Ergebnisse erhältst Du, wenn Du heißes Wasser verwendest. Mit der farbigen Lösung kann man dann durch Zugabe von Säure oder Lauge mindestens 5 verschiedene Farben herstellen. Die Neutralisation ist eine exotherme ReaktionVersuchsbeschreibung Beobachtung Schlussfolgerung Es bilden sich Kochsalz und Wasser. Die Neutralisation setzt große Energien frei. Solche Reaktionen nennt man Wie wird die Reaktion zwischen einer Säure und Lauge bezeichnet?Bei einer Neutralisation reagieren eine Säure und eine Base (auch Lauge genannt) miteinander, bis ein pH-Wert von 7 erreicht wird. An diesem sogenannten Neutralisationspunkt ist eine wässrige Lösung neutral. Die ätzende Wirkung von Säure und Base hat sich also gegenseitig aufgehoben.
Wie nennt man die Reaktion einer Säure mit einer Base?Eine Protolyse ist eine chemische Reaktion, bei der ein Proton von einer Säure auf eine Base übergeht.
Welche Reaktionen ergibt Salzsäure und Lauge?Mischt man Salzsäure und Natronlauge miteinander, kommt es zu einer Neutralisationsreaktion. Es gilt: Base + Säure reagieren zu Salz und Wasser.
Wie nennt man die Reaktion von Laugen?Protolysen sind Reaktionen, bei denen H + -Ionen (Protonen) von einem Teilchen auf ein anderes, bei Säuren auf ein Wasser-Molekül, bei Laugen auf eine Base, übertragen werden.
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Wie nennt man die Reaktion zwischen Säure und Lauge?
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