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Essigreiniger enthalten Essigsäure als Wirkstoff gegen Kalkschmutz
Der Aufdruck auf einem Reinigungsmittel gibt uns Auskunft darüber, was in dem Reiniger enthalten ist und für welchen Anwendungsbereich das Produkt vorgesehen ist.
Auf Reinigungsmitteln, die Essigsäure oder Citronensäure enthalten, findet man als Anwendungsbereich die Kalkentfernung (z. B. an Armaturen oder Ablagerungen im Wasserkocher). Kalk besteht aus Calciumcarbonat und begegnet uns in Natur und Alltag in verschiedenen Formen.
Wie uns Kalk in verschiedenen Formen in der Natur und im Alltag begegnet
© Digitale Lernwelten GmbH auf Basis von Canva
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In den folgenden Experimenten wird die Wirkung von verschiedenen sauren Lösungen auf Calciumcarbonat (Kalkstein) überprüft.
Das Calciumcarbonat steht hier stellvertretend für die unterschiedlichen Erscheinungsformen des Kalksteins im Alltag.
Kohlenstoffdioxid-Nachweis (Kalkwasserprobe bzw. Barytwasserprobe)
Bei dem Gas, das zur Schaumbildung führt, handelt es sich um Kohlenstoffdioxid. Das kann durch einen geeigneten Nachweis gezeigt werden. Dazu wird das Gas in eine Calciumhydroxid-Lösung (Bariumhydroxid-Lösung) eingeleitet. Wenn es sich um Kohlenstoffdioxid handelt, so reagiert dieses mit der Calciumhydroxid-Lösung (Bariumhydroxid-Lösung) zu schwer löslichem Calciumcarbonat (Bariumcarbonat), das sich durch eine weiße Trübung des Nachweismittels zeigt.
Urheber: Yasemin Jacobs
Dieser Reiniger ist nicht für säureempfindliche Oberflächen geeignet. Manche Metalloberflächen sind säureempfindlich, z. B. Aluminium.
Auf säurehaltigen Reinigungsmitteln findet man häufig den Hinweis, dass der Reiniger nicht für die Reinigung von Metalloberflächen geeignet ist. Dies liegt daran, dass saure Lösungen auf Metall korrosiv wirken. Das bedeutet, dass sie aufgrund einer chemischen Reaktion mit dem Metall dieses angreifen und die Oberflächen beschädigen.
Was genau bei dieser chemischen Reaktion einer sauren Lösung mit unedlen Metallen passiert, soll in dem folgenden Experiment untersucht werden.
In den folgenden zwei Experimenten wird die Wirkung von sauren Lösungen auf unedle Metalle überprüft. Für eine bessere Vergleichbarkeit hinsichtlich der Heftigkeit der Reaktionen wird dazu eine 25%ige Salzsäure mit 25%iger Essigsäure verglichen. Als unedles Metall wird hier, stellvertretend für viele andere unedle Metalle wie z. B. Aluminium, Eisen, Magnesium, Zink genutzt.
Alle sauren Lösungen reagieren mit unedlen Metallen. Die Heftigkeit der Reaktion hängt jedoch
Nachweis von Wasserstoff – Die Knallgasprobe
Das Zischen sowie die Schaumbildung bei der Reaktion von sauren Lösungen mit Zink deuten darauf hin, dass bei der Reaktion ein Gas entsteht. Hierbei handelt es sich um Wasserstoff (H2). Dieses lässt sich während der Reaktion von sauren Lösungen mit Zink auffangen und durch die Knallgasprobe nachweisen.
Die übrig bleibende Lösung enthält nun Zink-Ionen sowie die Säurerest-Ionen (hier Chlorid-Ionen). Diese können bei geeigneten Bedingungen als kristallines Zinkchlorid in der Lösung ausfallen.
Allgemein lässt sich sagen, dass alle sauren Lösungen mit unedlen Metallen unter Bildung von Wasserstoff, der Ionen des jeweiligen Metalls und der Säurerest-Ionen reagieren.
Urheber: Digitale Lernwelten GmbH
Übernimm die folgenden Informationen in dein Heft bzw. deinen Hefter!
| Saure Lösungen reagieren mit Calciumcarbonat (Kalkstein) unter Bildung von Kohlenstoffdioxid. |
| Kohlenstoffdioxid kann mit der Kalkwasserprobe (oder Barytwasserprobe) nachgewiesen werden. |
| Saure Lösungen reagieren mit unedlen Metallen unter Bildung von Wasserstoff und dem Salz aus dem jeweiligen Metall-Ion und dem Säurerest-Ion. |
| Wasserstoffgas kann mit der Knallgasprobe nachgewiesen werden. |
Urheber: Daniel Helpiansky
Unsplash
In manchen Regionen oder Gärten ist der Boden zu sauer. Viele Pflanzen können dann nicht wachsen. Dies gilt z. B. auch für Rasen. Wenn man einen übersäuerten Boden im Garten hat, sollte man daher den pH-Wert des Bodens durch sogenanntes Kalken erhöhen, da bei einem sauren Boden der Rasen nicht ausreichend mit Nährstoffen versorgt wird.
Beim Kalken wird z. B. Gartenkalk (Calciumhydroxid) auf dem Boden ausgebracht. Das Kalksteinmehl wird wirksam, wenn es regnet oder man anschließend den Garten bewässert. Dann reagiert das basische Kalksteinmehl mit den im Boden enthaltenen Säuren und es kommt zu einer Neutralisation.
Urheber: Digitale Lernwelten GmbH
Neutralisations-Beispiele findet man nicht nur im Garten. In Abwasseraufbereitungsanlagen wird auch der pH-Wert kontrolliert. Bei einem sauren pH-Wert wird durch basische Zusätze der pH-Wert angehoben.
Ähnlich müssen auch Pool-Besitzer verfahren: Der pH-Wert wird regelmäßig kontrolliert und durch geeignete Zusätze auf einen gewünschten pH-Wert eingestellt. Ein pH-Wert des Poolwassers, der zwischen 7 und 7,4 liegt, gilt als optimal.
Auch im menschlichen Körper können Neutralisationen stattfinden: Ist der Säuregehalt im Magen zu hoch, führt dies zu Sodbrennen. Dagegen gibt es basisch wirkende Mittel, die die Magensäure zwar nicht vollständig neutralisieren, aber doch so sehr, dass das unangenehme Brennen aufhört.
Ganz allgemein bezeichnet man die Reaktion einer Säure mit einer Base (Lauge) als Neutralisationsreaktion. Aber nur unter bestimmten Voraussetzungen ist die entstehende Lösung auch neutral (pH-Wert 7).
Wie eine solche Neutralisation funktioniert, soll in dem folgenden Experiment modellhaft an der Reaktion von Salzsäure mit Natronlauge überprüft werden.
Die Neutralisationsreaktion (Videos, Anleitung, Hotspot)
In dem folgenden Versuch wird der Prozess der Neutralisation zunächst schrittweise durchgeführt, indem portionsweise Natronlauge zu Salzsäure gegeben wird. Der zugegebene Farbstoffindikator (Unitest) zeigt jeweils den momentanen pH-Wert an (Vergleich mit der Farbskala).
Die salzsaure Lösung weist die gleiche Konzentration an Wasserstoff-Ionen auf, wie die Natronlauge Hydroxid-Ionen aufweist. Das bedeutet, in 10 ml der Salzsäure sind genau so viele Wasserstoff-Ionen wie in 10 ml Natronlauge Hydroxid-Ionen enthalten sind.
Im Erlenmeyerkolben sind genau 10 ml der Salzsäure, die mit Unitest-Lösung versetzt wurden. Nun werden fast 10 ml Natronlauge hinzugegeben. Es fehlen nur wenige Tropfen, bis genau 10 ml erreicht sind. Die Lösung zeigt weiterhin eine rote Färbung.
Liegt ein Überschuss an Salzsäure vor, so sind noch Wasserstoff-Ionen vorhanden, der Indikator Unitest bleibt rot.
Anschließend wird tropfenweise weiter Natronlauge hinzugegeben.
Sobald das zugegebene Volumen Natronlauge exakt dem vorhandenen Volumen an Salzsäure entspricht (Lösung ist nun grün), gilt:
Die Menge an Hydroxid-Ionen entspricht exakt der Anzahl an Wasserstoff-Ionen, die in der Säure im Erlenmeyerkolben vorhanden waren.
In solchen Fällen entsteht bei der Neutralisation eine neutrale Lösung aus Wasser und Kochsalz (Natriumchlorid), der Indikator Unitest färbt sich grün.
Anschließend wurden erneut wenige Tropfen Natronlauge hinzugegeben, die Lösung färbt sich schlagartig blau.
Liegt ein Überschuss an Natronlauge vor, so sind nun überschüssige Hydroxid-Ionen in der Lösung, Unitest färbt sich blau.
Die Neutralisation verläuft unter Wärmeentwicklung. Somit handelt es sich um eine exotherme Reaktion, bei der Reaktionswärme freigesetzt wird. Im Falle der Neutralisation sagt man auch Neutralisationswärme. Diese Wärmeentwicklung soll bei dem folgenden Experiment verfolgt werden. Um eine deutliche Temperaturänderung zu sehen und Abkühlungseffekte möglichst gering zu halten, wird
Die Temperaturänderung wird mit einem Thermometer gemessen.
für Hauptschülerinnen und Hauptschüler
Urheber: Digitale Lernwelten GmbH
Übertrage die folgenden Informationen in dein Heft oder deinen Hefter.
| Die Reaktion einer Säure (sauren Lösung) mit einer Base (basischen Lösung, Lauge) zur neutralen Lösung aus Wasser und Salz wird als Neutralisationsreaktion bezeichnet. |
| Bei der Neutralisationsreaktion entstehen als Reaktionsprodukte Wasser und ein Salz. |
| Sind bei einer Neutralisation die Anzahl der Wasserstoff-Ionen gleich der Anzahl der Hydroxid-Ionen, so weist die Lösung nach der Neutralisation den pH-Wert 7 auf. |
| Die Neutralisationsreaktion ist eine exotherme Reaktion. Es wird Neutralisationswärme freigesetzt. |
Urheber: Digitale Lernwelten GmbH
für Realschülerinnen und Realschüler
Urheber: Digitale Lernwelten GmbH
Übertrage die folgenden Informationen in dein Heft oder deinen Hefter.
| Die Reaktion einer Säure (sauren Lösung) mit einer Base (basischen Lösung, Lauge) zur neutralen Lösung aus Wasser und Salz wird als Neutralisationsreaktion bezeichnet. |
| Bei der Neutralisationsreaktion entstehen als Produkte Wasser und ein Salz. |
| Sind bei einer Neutralisation die Anzahl der Wasserstoff-Ionen gleich der Anzahl der Hydroxid-Ionen, so weist die Lösung nach der Neutralisation den pH-Wert 7 auf. |
| Die Neutralisationsreaktion ist eine exotherme Reaktion. Es wird Neutralisationswärme freigesetzt. |
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