08.11.2015 Säuren und Basen NW Chemie – 2 Klasse Überblick Jahresstoff Wiederholung Säuren & Basen RedOx Reaktionen Organische Chemie Metalle Ökologie 1 08.11.2015 Warum & Wozu? 2 08.11.2015 Verhaltensregeln Labor • KEIN ESSEN UND TRINKEN!!! Ergebnisse Probennummer pH - Literatur Probe 1 2,4 Zitronensaft 2 6,5 Milch 3 2,8 Cola 4 4,5 Milch (sauer) 5 9-10 Seifenlauge 6 ~7 Wasser 7 6 Mineralwasser 8 2,8 Essig 3 08.11.2015 Säuren und Basen • Säure -> vom Geschmackseindruck „sauer“ » Früchte, Zitronen, Essig,… • Base = Lauge -> „Seifig“ » Seifenlaugen,… • Indikator (lat. indicare: Anzeigen) = Stoff der durch Farbeindruck Rückschlüsse auf den pH – Wert erlaubt! Säuren und Basen • pH – Wert – Säuren pH-Wert 0 – 7 • H+ – Basen pH-Wert 7 – 14 • OH- Bei pH = 7 neutrale Lösung! 4 08.11.2015 Säuren- und Basentheorien • 1884 – Savante Arrhenius: „…Säuren sind Stoffe die in wässriger Lösung Wasserstoffionen-Konzentration erhöhen“ • Wasserstoffionen -> H+ (Proton) • Salzsäure in Wasser als Bsp.! Säuren- und Basentheorien • 1884 – Savante Arrhenius: „…Basen sind Stoffe die in wässriger Lösung Hydroxidionen-Konzentration erhöhen“ • Hydroxidionen -> OH• Natronlauge in Wasser als Bsp.! 5 08.11.2015 Wichtige Säuren Anorganische Säuren Organische Säuren Wichtige Säuren • Anorganische Säuren (Mineralsäuren): HCl • Salzsäure = Chlorwasserstoffsäure • Wässrige Lösung von Chlorwasserstoff • Schwefelsäure • Kann 2x H+ abgeben H2SO4 • Salze – Hydrogensulfate und Sulfate HNO3 • Salpetersäure • Salze – Nitrate! 6 08.11.2015 Wichtige Säuren • Anorganische Säuren (Mineralsäuren): H3PO4 • Phosphorsäure • Salze - Phosphate • Schwefelige Säure • Kann 2x H+ abgeben H2SO3 • Salz – Hydrogensulfit & Sulfit HNO2 • Salpetrige Säure • Salze – Nitrite! Wichtige Säuren • Organische Säuren: • Ameisensäure • Essigsäure • Zitronensäure 7 08.11.2015 Wichtige Basen / Laugen NaOH KOH Ca(OH)2 NH3 • Natronlauge • Na+ / OH• Kalilauge • K+ / OH• Calciumhydroxid – gelöschter Kalk • Ca2+ / 2 OH• Ammoniak • NH4+ / OH- Tafel! Entstehung der Säuren und Basen Nichtmetall + O2 NMO Nichtmetalloxid + H2O Säure •Bsp.: Kohlenstoff an der Tafel! H2CO3 2 H+ Zwei Protonen – „mehrprotonige Säure“ CO3 2Zweiwertiger Säurerest 8 08.11.2015 Entstehung der Säuren und Basen Metall MO + O2 Metalloxid + H2O Base •Bsp.: Magnesium an der Tafel! Neutralisationsreaktionen • Allgemein: Säure + H+ + Cl- Base Na+ OH- Salz Na+ Cl- + Wasser + H+ OH- HCl + NaOH NaCl + H2O Salzsäure + Natronlauge Natriumchlorid + Wasser 9 08.11.2015 Neutralisationsreaktionen • Allgemein: Säure 2 H+ SO42- + + Base Na+ OH- Salz Na+ SO42- + Wasser + 2H+ OH- H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O Schwefelsäure + Natronlauge Natriumsulfat + Wasser • Reaktionsgleichung muss eine Gleichung sein! Einige Übungsbeispiele • Bildet 2-3P Gruppen und löst im Team die Aufgaben. Lösungen gibt’s beim Overhead! Säure + Base Salz + Wasser Salpetersäure + Natronlauge + Kohlensäure + Kalilauge + Schwefelsäure + Calciumhydroxid + Phosphorsäure + Natronlauge + Phosphorsäure + Calciumhydroxid + 10 08.11.2015 Säuren & Basen • Bei Unklarheiten oder Problemen • 1. Fragen! • 2. Inet! pH-Wert 11 08.11.2015 pH-Wert Ionenprodukt des Wassers!?! Titration!?! Negativer dekadischer Logarithmus!?! Bedeutung des pH-Wert • • • • • • Trinkwasser Mensch - Biochemie Technik Landwirtschaft – Boden-pH… Lebensmittel - Haltbarmachung … 12 08.11.2015 Grundlagen • Säuren geben H+ ab – Gibt man nun eine Säure (Salzsäure) in Wasser läuft die folgende Reaktion ab: HCl + H2O --> H+ + Cl- + H2O --> H3O+ + ClH3O+ = Hydroniumion (ein Oxoniumion) Die Konzentration von H+/H3O+ erhöht sich!!! Ionenprodukt des Wasser = Autoprotolyse • Aber auch ohne Säure findet in reinem Wasser spontan folgende Reaktion statt! H2O + H2O --> H3O+ + OH– Aus obiger Gleichung geht hervor: • H3O+ & OH- Konzentration muss gleich groß sein! • Sie beträgt je 10-7 mol/L für H3O+ & OH- 13 08.11.2015 Ionenprodukt des Wasser = Autoprotolyse c(H3O+) * c(OH-) = 10-14 mol/L ( Konstante!) …In 555 Millionen Wassermoleküle kommt je ein H3O+ & OH- Ion vor! Was heißt das nun? • Saure Lösungen -> c(H3O+) größer 10-7 mol / L • Bsp: 10-3 mol/L H3O+ Ionen = 0,001mol/L • Basische Lösungen -> c(H3O+) kleiner 10-7 mol / L • Bsp: 10-11 mol/L H3O+ Ionen = 0,00000000001mol/L • Neutrale Lösungen -> c(H3O+) = 10-7 mol / L – Welchen pH haben Neutrale Lösungen? • Der Trick dazu an der Tafel/Overhead!!! 14 08.11.2015 pH-Wert Merksatz • Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der H3O+ -Ionenkonzentration!!! Konzentration von 10-12 mol/L H3O+ bedeutet pH = 12 Messung des pH-Wert • 2 Möglichkeiten: – Mittels Indikatoren • Indikatorpapier • Flüssige Indikatoren – Elektrochemisch, mittel pH-Meter 15 08.11.2015 Indikatoren • Zur Abschätzung des pH-Wertes – Versch. Umschlagsbereiche Indikatoren II • Beispiele – Phenolphtalein pH 1-8 farblos 8-12 pink Größer 12 farblos 16 08.11.2015 Alltagsrelevante pH-Skala …oder auch im „kleinen“ Chemiebuch auf S. 73! Bei Unklarheiten • Bitte Fragen! • Oder 17 08.11.2015 Berechnungen zum pH-Wert • Aufgabe starke Säure: – 0,1 molare Salzsäure. pH=? 1. 2. 3. 4. Reaktionsgleichung Merksatz „pH-Trick“ Richtiges Ergebnis und Freude über den Erfolg! Berechnungen zum pH-Wert • Aufgabe II starke Base : – 0,1 molare NaOH. pH=? 1. Reaktionsgleichung 2. Merksatz 3. PROMBLEM! 4. „pH-Trick“ 5. Richtiges Ergebnis und Freude über den Erfolg! 18 08.11.2015 PROBLEMLÖSUNG • c (H3O+) * c(OH-) = Kw = 10-14 mol/L • Umformen! Kw = 10-14 c (H3O+) = Kw / c(OH-) Berechnungen zum pH-Wert • Aufgabe II starke Base: – 0,1 molare NaOH. pH=? 1. Reaktionsgleichung 2. Merksatz 3. PROMBLEM! 4. „pH-Trick“ 5. Richtiges Ergebnis und Freude über den Erfolg! 19 08.11.2015 Berechnungen zum pH-Wert • Einzelarbeitsbeispiele (Test!) – Lösung von 0,001 mol/L (cH30+) HCl; pH= ? – Lösung von 0,01 mol/L (cOH-) NaOH; pH= ? – Herstellen eine Salpetersäurelösung mit pH=2? Säuren und Laugen in der Industrie • Mineralsäuren – Salzsäure HCl – Schwefelsäure – Salpetersäure – (Phosphorsäure) • Natronlauge, Kalilauge, Ammoniak 20
