Säuren und Basen kommen in vielen

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1 1 von 32 Von der Cola zum Kakao der ph-wert von Lösungen Dr. Meike Reinhold, Duisburg Säuren und Basen kommen in vielen Lebensmitteln vor. Jugendliche sind oft überrascht, dass Sprudel oder Cola saure Lösungen sind. In dieser Unterrichtsreihe erwarten Ihre Schüler viele Versuche, die überraschende Ergebnisse zutage bringen. Dabei lernen sie, den ph-wert zu bestimmen und als Maß für den sauren bzw. basischen Charakter von Lösungen einzusetzen. Außerdem werden mehrere Alltagssäuren vorgestellt. Viele schnell vorbereitete Versuche lassen sich einfach abwandeln, sodass die Schüler den forschenden Unterricht aktiv mitgestalten können. Sprudel ist eine saure Lösung. Mit interaktivem Rätsel auf CD! Foto: Thinkstockphoto/Hemera Das Wichtigste auf einen Blick Klasse: 8/9 Dauer: 6 Stunden (Minimalplan 3 4) Kompetenzen: Die Schüler können Beispiele für saure und basische Lösungen nennen. können die ph-skala beschreiben und Beispiele für einzelne ph-werte anführen. können ph-indikatoren einsetzen, um Säuren und Basen nachzuweisen. sind in der Lage, die Eigenschaften saurer bzw. basischer Lösungen zu beschreiben. Versuche: ph-werte von Softdrinks, Zitronensäure, Kakao und Laugenbrezeln messen (SV) Säuren, Basen und Metalle (LV) Wie sauer ist eigentlich sauer? (SV) Wir stellen Sprudelwasser her (LV) Rohrreiniger unter der Lupe (SV) Was bewegt sich da? (SV) Übungsmaterial: PeHa-Wert kreuz und quer (Rätsel)

2 6 von Der ph-wert von Lösungen (Kl. 8/9) Säuren und Basen VI Die Einheit im Überblick V = Vorbereitung SV = Schülerversuch LEK = Lernerfolgskontrolle D = Durchführung LV = Lehrerversuch = Zusatzmaterial auf CD VP = Versuchsprotokoll AB = Arbeitsblatt Stunde 1: Säuren im Alltag Etiketten Lebensmittel, nicht zum Verzehr geeignet! M 1 (SV) D: 10 min M 2 (SV) Stunde 2: LV V: 20 min D: 20 min Sollten Softdrinks nicht eigentlich Sourdrinks heißen? 2 Schutzbrillen (pro 2 verschiedene Softdrinks* Zitronensaft* Leitungswasser* destilliertes Wasser* *jeweils im Becherglas (pro Zitronensäure doch nicht sauer? 2 Schutzbrillen (pro Zitronensäure-Monohydrat Universalindikatorpapier mit Vergleichsskala (pro Ätzende Eigenschaften Säuren, Basen und Metalle 1 Schutzbrille Universalindikatorpapier mit Vergleichsskala (pro 1 Papiertuch (pro 5 Uhrgläser (pro 1 Glasstab (pro destilliertes Wasser (Chemikalie X) in Tropflasche (pro 2 Uhrgläser (pro 1 Spatel (pro M 3 (VP) 1 Bleistiftanspitzer aus Magnesium (oder -band ) 25 %ige Essigsäure 1 Stück Aluminiumfolie (5 cm x 5 cm) 7 ml konzentrierte Natronlauge Versuchsprotokoll: Säuren, Basen und Metalle 3 Reagenzgläser (2 x groß, 1 x klein) 1 durchbohrter Stopfen mit Glasrohr 1 Feuerzeug 2 Pasteurpipetten Stunde 3: M 4 (SV) D: 20 min Saure Eigenschaften Wie sauer ist eigentlich sauer? 2 Schutzbrillen (pro 1 Tropflasche mit Universalindikator (pro 5 Stopfen (pro 10-ml-Pipette (pro 1 Flasche Essigessenz 50 ml destilliertes Wasser (pro 5 Reagenzgläser (pro 1 Reagenzglasständer (pro 1 Folienstift (pro

3 7 von 32 M 5 (VP) LV M 6 (VP) Versuchsprotokoll: Wie sauer ist eigentlich sauer? Wir stellen Sprudelwasser her 1 Schutzbrille 250 ml Leitungswasser 1 CO 2 -Flasche mit Gasein lüssiger Universalindikator leitungsrohr (oder Soda 1 Becherglas (400 ml) Streamer ) Versuchsprotokoll: Wir stellen Sprudelwasser her Stunde 4: M 7 (SV) D: 20 min Stunde 5: M 8 (SV) V: 10 min Rohrreiniger unter der Lupe Rohrreiniger unter der Lupe 4 Schutzbrillen (pro Rohrreinigergranulat mit Natriumhydroxid und Aluminium Universalindikatorpapier mit Vergleichsskala (pro Saure und basische Eigenschaften Was bewegt sich da? 2 Schutzbrillen (pro Salzsäure (1 mol/l) Natriumhydroxid lüssiger Universalindikator (pro 100 ml destilliertes Wasser 100 ml destilliertes Wasser (pro 1 Lupe (pro 2 Petrischalen (pro 2 Pinzetten, 2 Spatel (pro 1 Folienstift (pro 2 Bechergläser (100 ml, pro 2 Kohleelektroden (pro 1 Glühlampe mit Sockel (pro 3 Kabel (pro M 9 (SV) 1 Spatel (pro Kakao und Laugenbrezel gefährliche Leckerbissen? 4 Schutzbrillen (pro 1 Viertel Laugenbrezel (pro Kakaopulver mit Natriumhydroxid destilliertes Wasser 2 Bechergläser (pro 2 Kohleelektroden (pro 3 Kabel (pro 1 Glühlampe mit Sockel (pro Universalindikatorpapier 2 Filterpapiere (pro 1 Trichter (pro Stunde 6: M 10 (AB) Pe-Ha was ist das eigentlich? Pe-Ha was ist das eigentlich? Recherchemöglichkeit (Internet, Chemiebücher) M 11 (LEK) (LEK) Pe-Ha-Wert kreuz und quer Pe-Ha-Wert_kreuz_und_quer.htm Minimalplan Steht Ihnen nur wenig Zeit zur Verfügung, sollten Sie als Minimalplan die Materialien M 2, M 3, M 6, M 7 und M 8 einsetzen. Damit verkürzt sich die Unterrichtszeit auf 3 4 Stunden. Für Vertretungsstunden sind die Versuche M 2 und M 4 gut geeignet.

4 9 von 32 Zitronensäure doch nicht sauer? M 2 Foto: Thinkstock/iStockphoto In Zitronensaft und vielen Softdrinks kommt Zitronensäure vor, aber auch in Äpfeln, Birnen und Tabakblättern. Und fast jeder hat Zitronensäure zu Hause. Entweder benutzt man sie, um Marmelade einzukochen oder um z. B. den Wasserkocher zu entkalken. Schülerversuch in Zweiergruppen Vorbereitung: 5 min Durchführung: 5 min Aufgabe Führt den folgenden Versuch durch. So führt ihr den Versuch durch 1. Einer von euch holt die folgenden Materialien an den Platz. 2 Schutzbrillen Universalindikatorpapier mit Vergleichsskala Zitronensäure- Monohydrat Chemikalie X in Tropflasche 2 Uhrgläser 1 Spatel 2. Gebt auf ein Uhrglas eine Spatelspitze Zitronensäure und ermittelt den ph-wert. 3. Wenn das nicht funktioniert, gebt drei Tropfen der Substanz X dazu und versucht es erneut. 4. Messt dann den ph-wert von Substanz X, indem ihr einige Tropfen auf das zweite Uhrglas gebt. 5. Schreibt eure Ergebnisse in die Tabelle. Beobachten und Auswerten ph-wert von Zitronensäure: ph-wert von Zitronensäure + X: ph-wert von X: 1. Was könnte die Substanz X sein? 2. Überlegt, wie das Gemisch heißt, das ihr hergestellt habt. 3. Äußert eine Vermutung, was nach der Zugabe von Substanz X passiert ist. Säuren können fest, lüssig oder gasförmig sein. Wird eine Säure mit Wasser vermischt, entsteht eine saure Lösung. Mit Indikatorpapier kann man den ph- Wert von sauren Lösungen bestimmen.

5 14 von Der ph-wert von Lösungen (Kl. 8/9) Säuren und Basen VI Hinweise 2. Stunde (M 3) Wie Sie die Stunde vorbereiten Kopieren Sie Versuchsprotokoll M 3 im Klassensatz und halten Sie die für den Lehrerversuch benötigten Materialien am Lehrerpult bereit (siehe Die Einheit im Überblick ). So steigen Sie in die Stunde ein Wiederholen Lassen Sie von den Schülern kurz wiederholen, was bisher über Säuren und Basen bekannt ist. Meistens wird dann auch genannt, dass Säuren ätzend sind. Die gängige Schülervorstellung ist, dass alle Säuren ätzend sind und große Löcher in die Haut brennen. Bei Basen ist diese Vorstellung nicht ganz so verbreitet. Sollten Ihre Schüler die Gruppen der Basen als Gegenspieler der Säuren noch nicht kennen, bietet sich hier die Gelegenheit, diese Stoffgruppe kurz vorzustellen. Wecken Sie das Interesse der Schüler, indem Sie von 25 %iger Essigsäure (Essigessenz) und konzentrierter Natronlauge die Vorratsbehälter mit den Gefahrensymbolen zeigen und die Hinweise auf dem Etikett vorlesen lassen. Sie können auf die letzte Stunde zurückgreifen, indem Sie die ph-werte der Essigsäure und der Natronlauge messen lassen. So setzten Sie M 3 ein Bitten Sie zwei Schüler als Beobachter nach vorne und lassen Sie diese an der Tafel die Tabellen aus Versuchsprotokoll M 3 (Beobachtungen, mögliche Erklärungen) vorbereiten. Teilen Sie anschließend das Versuchsprotokoll M 3 an die Schüler aus und wiederholen Sie, falls erforderlich, die Knallgasprobe. Führen Sie den Versuch gemäß der folgenden Anleitung durch und bitten Sie die Beobachter, ihre Eindrücke aufzuschreiben. Lassen Sie nach den Reaktionen die beiden Beobachter und einige Schüler das Reagenzglas anfassen (mit Handschuhen, falls etwas verschüttet wurde), damit die Schüler auch eine Fühlbeobachtung haben. Wie Sie den Lehrerversuch durchführen Führen Sie den Versuch in einem Abzug durch. Lehrerversuch (Abzug!) Vorbereitung: 20 min Durchführung: 20 min Das benötigen Sie 1 Bleistiftanspitzer aus Magnesium 25 %ige Essigsäure 7 ml konzentrierte Natronlauge 1 Stück Aluminiumfolie (5 cm x 5 cm) 2 große Reagenzgläser 1 kleines Reagenzglas 1 durchbohrter Stopfen mit Glasrohr 1 Feuerzeug 2 Pasteurpipetten So wird der Versuch durchgeführt 1. Geben Sie den Bleistiftanspitzer aus Magnesium in ein großes Reagenzglas und bedecken Sie ihn mit Essigsäure. 2. Fangen Sie das entstehende Gas mithilfe des Glasrohres mit Stopfen im kleinen Reagenzglas auf. Nach dem Ende der Reaktion wird die Knallgasprobe durchgeführt (Versuch 1 ) 3. Geben Sie etwas Aluminiumfolie in das zweite Reagenzglas und übergießen Sie es mit konzentrierter Natronlauge (Versuch 2 ).

6 29 von 32 Pe-Ha was ist das eigentlich? M 10 Wie du inzwischen weißt, sind viele Flüssigkeiten in unserem Alltag sauer oder basisch. Mit einem Indikator kann man den ph-wert messen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Messwerten hat der ph-wert keine Einheit. Er nimmt Werte zwischen 0 und 14 an. Aufgaben 1. Schreibe die folgenden Sätze in den richtigen Pfeil: Zunahme der Wasserstoff-Ionen-Konzentration Zunahme der Hydroxid-Ionen-Konzentration Finde zu jedem ph-wert ein bis zwei Beispiele aus dem Alltag. Nutze zur Unterstützung das Internet, dein Chemiebuch oder andere Quellen. Tipp Du kannst z. B. die folgenden Stoffe dem richtigen ph-wert zuordnen: Apfelsaft, Batteriesäure, Bleichmittel, Cola, reines Wasser, Kaffee, Zitronensaft, Magensäure, Mineralwasser, Natronlauge, Seife, Wasser, Wein. ph-wert ph-wert ph-wert Der ph-wert ist ein Maß für den sauren bzw. basischen Charakter einer Lösung. Er wird durch den Anteil der gelösten Säure bzw. Base bestimmt. Säuren bilden in Wasser Wasserstoff-Ionen, Basen bilden in Wasser Hydroxid-Ionen. Der ph-wert gibt an, wie viele Wasserstoff-Ionen bzw. Hydroxid- Ionen in der Lösung enthalten sind.

7 30 von Der ph-wert von Lösungen (Kl. 8/9) Säuren und Basen VI M 11 Pe-Ha-Wert kreuz und quer 1 Hinweis Ä, Ö und Ü werden nicht als AE, OE und UE geschreiben Fotos: Thinkstock/iStockphoto/Zoonar Waagerecht 2) alte Bezeichnung für eine basische Lösung 3) Anzeiger für saure bzw. basische Lösungen 5) Bezeichnung für eine Lösung, die weder sauer noch basisch ist 6) Maß für den sauren bzw. basischen Charakter einer Lösung 7) Säure, die in Zitronensaft und vielen Früchten vorkommt 8) natürliche Säure in vielen Mineralwassern 9) greift die Oberläche an, zerstört lebendes Gewebe 10) beschreibt, dass bei einer Reaktion Energie frei wird 12) Bezeichnung für eine Lösung mit einem ph-wert größer als 7 13) Säure, die in Essigessenz enthalten ist 14) Zugabe von Wasser zu einer sauren oder basischen Lösung 15) je mehr davon vorhanden sind, desto basischer ist eine Lösung 17) je mehr davon vorhanden sind, desto saurer ist eine Lösung 18) Feststoff, der in Wasser Natronlauge bildet Senkrecht 1) Aggregatzustand von Zitronensäure 4) Gas, das wir ausatmen und das mit Wasser eine saure Lösung bildet 5) basische Lösung, die aus Natriumhydroxid entsteht 11) diese Zahl liegt in der Mitte der ph-wert-skala 16) Bezeichnung für eine Lösung mit einem ph-wert kleiner als 7