Film der Einheit DA-Prinzip

Transkript

1 3.Teil DA-Prinzip Film der Einheit DA-Prinzip Säuren und Basen im Alltag Eigenschaften Unterschiedliche Definitionen des Säurebegriffs Säure-Base Konzept nach Brönsted DA-Prinzip bei Protolysen und Redoxreaktionen Anwendungen des MWG auf Protolysegleichgewichte Stärke von Säuren und Basen K s, pk s, K b, pk b Autoprotolyse des Wassers ph-wert Konjuguerte (korrespondierende) Säure-Base Paare Säure-Base Titrationen mit Indikatoren Titrationen Konduktometrie ph-metrie Rechnerische Auswertung von Titrationen Luftschadstoffe Entschwefelung Entstickung Literatur [1] M. Tausch, M. v. Wachtendonk (Hrsg.), Chemie I, C.C. Buchner, Bamberg 2006 [2] M. Tausch, M. v. Wachtendonk (Hrsg.), Chemie 2000+, C.C. Bochner, Bamberg 2007 [3] P. W. Atkins, J. A. Beran, Chemie einfach alles, VCH, Weinheim, 2006

2 Säure - was ist das? HCl(aq) 100 g unseres Magensaftes enthalten ca. 0,5 g gelösten Chlorwasserstoff HCl

3 Säure - was ist das? Die sog. Akkusäure ist Schwefelsäure-Lösung H 2 SO 4 (aq), w = 27%

4 Säure - was ist das? Citronensäure C 6 H 8 O 7, ein Feststoff, ist in Zitronen (ca. 7%), Orangen, Grapefruits und anderen Früchten enthalten.

5 Säure - was ist das? Milchsäure C 3 H 6 O 3, ist flüssig und kommt in Joghurt (ca. 7%) und anderen Milcherzeugnissen vor.

6 Säure - was ist das? Veränderung einer Sandsteinfigur am Kölner Dom durch Einwirkung des sauren Regens

7 Lauge - was ist das? Abbeizen von dicken Farbaufstrichen mit Natronlauge. Gummihandschuhe!

8 Lauge - was ist das? Maschinelle Wäsche von Einwegflaschen mit Natronlauge. Im Gegensatz zu Küchenspülmitteln schäumt Natronlauge nicht.

9 Lauge - was ist das? Laugengebäck wird vor dem Backen in verdünnte Natronlauge NaOH(aq) getaucht. Natriumhydroxid verbindet sich beim Backen mit mit CO 2 aus dem Teig zu NaHCO 3.

10 Lauge - was ist das? Einwirkung von konzentrierter Natronlauge auf Fleisch, Haar, Wolle und Papier

11 Säuren und Laugen aus Nichtmetallund Metalloxiden Experimente Verbrennung einiger Metalle in Sauerstoff Verbrennung einiger Nichtmetalle in Sauerstoff Reaktion der Oxide mit Wasser und Indikatortests Reaktion von Natrium (Kalium) mit Wasser

12 Antoine Laurent Lavoisier, um 1777: In allen Säuren ist Sauerstoff gebunden Oxygen (griech.) = Säureerzeuger Lit. [1]: S

13 Säuren ohne Sauerstoff: Chlorwasserstoff HCl Flußsäure HF Blausäure HCN Schwefelwasserstoff H 2 S Experimente Springbrunnenversuch mit Chlorwasserstoff (Ammoniak) Reaktion von Zink mit Salzsäure Elektrolyse von Salzsäure Lit. [1]: S

14 Säure - was ist das? J. N. Brönsted (1879 bis 1947) Lit. [1]: S

15 Arrhenius - Konzept Salzsäure: H + (aq) + Cl - (aq) hydratisierte hydratisierte Wasserstoff- Chlorid- Ionen Ionen Lit. [1]: S

16 Brönsted - Konzept Säure = Protonendonator Base = Protonenakzeptor Lit. [2]: S

17 Konjugierte (korrespondierende) Säure-Base Paare Wasser-Molekül H 2 O Hydroxid-Ion OH - Säure Konjugierte Base Base Konjugierte Säure Ammoniak-Molekül NH 3 Ammonium-Ion NH 4 + Lit. [2]: S

18 Das Donator-Akzeptor Prinzip geben und nehmen Protolysen Redoxreaktionen Lit. [2]: S

19 Farbskala des ph-indikators Bromthymolblau Lit. [2]: S

20 Experimente Folgende Lösungen mit Bromthymolblau prüfen: Natriumacetat-Lösung Kaliumcarbonat-Lösung Ammoniumchlorid-Lösung Natriumhydrogensulfat-Lösung Natriumchlorid-Lösung Lit. [2]: S

21 Viele wässrige Salz-Lösungen reagieren sauer oder alkalisch weil die Ionen mit Wasser-Molekülen Protolysereaktionen eingehen. Beispiele: HSO 4- + H 2 O SO H 3 O + Anion-Säure konj.-base CO H 2 O HCO 3- + OH - Anion-Base konj.-säure Lit. [2]: S

22 Der ph-wert einer Lösung 1 ppt =? Lit. [2]: S , 213

23 Experimente Carbonat + Salzsäure ph-werte von HCl(aq), CH 3 COOH(aq), c=0,2 mol/l Lit. [2]: S

24 Stärke von Säuren (Basen) Säurekonstante K s pk s -Wert Basenkonstante K b pk b -Wert starke Säuren (Basen) schwache Säuren (Basen) nivellierender Effekt des Wassers Anwendung des MWG auf Protolysegleichgewichte Lit. [2]: S

25 Experimente starke Säure mit starker Base Titration mit Indikator Konduktometrische Titration ph-metrische Titration Lit. [2]: S , S , S

26 Titration: Essigsäure H 3 CCHHO mit Natronlauge Lit. [2]: S. 223

27 Titration: Oxalsäure HOOC-COOH mit Natronlauge Lit. [2]: S. 223

28 Experimente. Acetat-Puffer ph-neutral Ein Werbeslogan für Körperpflegemittel Lit. [2]: S

29 Experimente Phosphat-Puffer Acetat-Puffer Carbonat-Puffer Lit. [2]: S

30 Puffersysteme Pufferschar Faultürme, ph = 5,8 bis 6,5 Bioreaktor für SC-Proteins, ph 6,8 Lit. [2]: S

31 Verursacher von gasförmigen Emissionen im Vergleich Lit. [2]: S

32 Saurer Regen (stark vereinfacht) Lit. [1]: S. 171

33 Wandmalerei aus Pompeji 1, einen Mann darstellend, der zur Luftreinigung (!) Schwefel verbrennt 1 Stadt am Südfuß des Vesuvs. Im Altertum um Christis Geburt, war Pompeji eine wohlhabende römische Provinzstadt.

34 Der Autoabgas-Katalysator Reaktionsgleichungen werden an der Tafel entwickelt Lit. [2]: S. 75

35 Rauchgasreinigung bei Krafrwerken in 3 Stufen Reaktionsgleichungen werden an der Tafel entwickelt Lit. [2]: S

36 Übungen zu Säuren und Basen S. 102: A1 A2 (Brönsted-Konzept) S. 102: A3 bis A9 (Autoprotolyse, ph-wert) S. 102: A13, A14 (Puffersysteme) und S. 89: A1 bis A4 S. 102: A10 bis A12 (Stärke von Säuren) S. 102: A14, A15 (Auswertung von Titrationen) und S: 69, A3 und A4 Alle Seitenangaben aus Lit. [2]

37 Begriffe für das Glossar Acidose Akzeptor alkalische Lösung Alkalose Ampholyt (amphoterer Stoff) Äquivalenzpunkt Autoprotolyse des Wassers Basenkonstante K b biotechnologisches Verfahren Bürette Donator Hydronium-Ion H 3 O + (aq) Hydroxid-Ion OH Ionenprodukt des Wassers Indikator Konduktometrische Titration konjugiertes Säure-Base-Paar mittelstarke Basen mittelstarke Säuren Molekül-Ion nivellierender Effekt des Wassers Oxonium-Ion H 3 O + parts per trillion (ppt) ph-meter ph-metrische Titration ph-wert Pipette pk b -Wert pk s -Wert Protolyse (Säure-Base-Reaktion) Protolysegleichgewicht Protonenakzeptor (Base) Protonendonator (Säure) Puffergleichung Pufferlösung Puffersystem saure Lösung Säure-Base-Indikator Säure-Base-Puffer Säurekonstante K s schwache Basen schwache Säuren starke Basen starke Säuren Titration Titrationskurve Umschlagsbereich

38 Lit.[1] Lit.[2] Lit.[3]: Atkins 002_b2.jpg CD-ROM ergänzend zu den Lehrbüchern www. chemiedidaktik. uni-wuppertal.de Online Ergänzungen