Untersuche das Verhalten von Zitronensäure gegenüber verschiedene Stoffen in Wasser und in Aceton.

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Säuren, Basen, Salze - Säuren (P758500).6 Brönstedt Säuren - Aciditätvergleich einer wässrigen und einer acetonischen Citronensäurel Experiment von: Phywe Gedruckt: :53:38 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Welche Bedeutung hat das Wasser bei sauren Lösungen? (2) Untersuche das Verhalten von Zitronensäure gegenüber verschiedene Stoffen in Wasser und in Aceton. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Säuren zeigen typische Eigenschaften wie Indikatorverfärbung oder Reaktion mit unedlen Metallen. Stoffe, die Säuren bilden können, zeigen diese Eigenschaften jedoch nur in wässrigen Lösungen. Hinweise zur Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Das verwendete Aceton muss wasserfrei sein. Länger gelagertes Aceton sollte mindestens 24 Stunden lang über wasserfreiem Calciumchlorid getrocknet werden. Brechen Sie mit einer Zange o.ä. für das Reagenzglas passende Marmorstücke ab. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Es sollten möglichst kleine Marmorstückchen und kurze Magnesiumbandstücke verwendet werde, da sonst die Reaktionsdauer relativ groß ist. H- und P- Sätze Magnesiumband: H228: Entzündbarer Feststoff. Citronensäure: H39: Verursacht schwere Augenreizung. P305 + P35 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen

3 Aceton: H225: Flüssigkeit und Dämpfe leicht entzündbar. H39: Verursacht schwere Augenreizung. H336: Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. EUH066: Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen. P20: Von Hitze / Funken / offener Flamme / heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. P233: Behälter dicht geschlossen halten. P305 + P35 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Gefahren Acetondämpfe sind gesundheitsschädlich. Nicht einatmen! Schutzbrille tragen!! Hinweise Aceton (Propanon) besitzt als polar-aprotisches Lösungsmittel nur sehr schwache Solvatationseigenschaften, es ist ein sehr schlechter Protonenakzeptor, sodass die ohnehin schwache Zitronensäure in Aceton keine Säureeigenschaften aufweist. Methodische Bemerkungen Der Versuch führt direkt zu Brönstedschen Säuredefinition, deren Grundlagen im ersten Versuch erarbeitet wurden. Zur Lösung der Auswertungsaufgabe 3 ist die Kenntnis des Ionenbegriffs nötig. Dieser Versuch zusammen mit dem vorgehenden ist jedoch auch zur Erarbeitung und Einführung des Ionenbegriffs geeignet, da aus der dort festgestellten Leitfähigkeit die Existenz geladener Teilchen gefolgert werden muss. Zur endgültigen Definition einer Säure als Protonendonator muss noch die Elektrolyse einer Säure erfolgen, bei der festgestellt wird, dass die Wasserstoffionen in der wässrigen Lösung einer Säure als Protonen vorliegen. Hierbei empfiehlt sich die Elektrolyse der Salzsäure im Demonstrationsversuch, da hierbei an der Anode der "Säurerest" Chlor gebildet wird. Entsorgung Wässrige Zitronensäurelösung durchreagieren lassen und in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. Zitronensäure/Aceton-Lösung in den Sammelbehälter für organische Lösungsmittel geben

4 Material Material Material von "TESS Chemie Set Säuren / Basen / Salze" (Bestellnummer ) Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge 2 Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen; d = 22 mm, Holz Messzylinder (PP), hohe Form, 50 ml Laborschreiber, wasserfest Pulverspatel, Stahl, l = 50 mm Pinzette, l = 30 mm, gerade, stumpf Laborbecher, niedrige Form, 00 ml, Polypropylen, stapelbar Lackmus-Papier, blau, Rolle Reagenzglas, d = 8, l = 80 mm, 0 Stück (6) Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Aceton, reinst, 000 ml Bestellnr Menge Citronensäure Monohydrat 250 g Magnesium, Band (Rolle), 25 g Marmor, Stücke 000 g Leitungswasser Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -

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6 Aufbau Aufbau Gefahren Acetondämpfe wirken gesundheitsschädlich. Nicht einatmen! Schutzbrille aufsetzen! Aufbau Nummeriere die Reagenzgläser von bis 6 und stelle sie in das Reagenzglasgestell (Abb. ). Fig. Gib in ein Becherglas 20 ml Aceton (Abb. 2) und löse hierin zwei Löffel Zitronensäure (Abb. 3). Gib in das andere Becherglas 20 ml Wasser aus dem zweiten Messzylinder. Löse hierin ebenfalls zwei Löffel Zitronensäure. Fig. 2 Fig

7 Durchführung Durchführung Ablauf Gib in die Reagenzgläser bis 3 die in Aceton gelöste Zitronensäure zu gleichen Teilen, in die Reagenzgläser 4 bis 6 ebenso die im Wasser gelöste Zitronensäure (Abb. 4). Abb. 4 Gib in Reagenzglas einen Streifen blaues Lackmuspapier (Abb. 5), in Reagenzglas 2 ein Stück Magnesiumband (Abb. 6) und in Reagenzglas 3 ein Stück Marmor (Abb. 7). Abb. 5 Abb. 6 Abb. 7 Gib diese Stoffe in der gleichen Reihenfolge in die Reagenzgläser 4 bis 6 (Abb. 8)

8 Abb. 8 Entsorgung Wässrige Zitronensäurelösung durchreagieren lassen und in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. Zitronensäure/Aceton-Lösung in den Sammelbehälter für organische Lösungsmittel geben

9 Auswertung Auswertung Frage : Halte deine Beobachtungen in der Tabelle fest. Tabelle Lackmuspapier Magnesium Marmor Zitronensäure in Aceton Zitronensäure in Wasser Tabelle a Lackmuspapier Magnesium Marmor Zitronensäure in Aceton keine Veränderung keine Veränderung keine Veränderung Zitronensäure in Wasser Rotfärbung Magnesium löst sich unter Gasentwicklung auf Marmor löst sich unter Gasentwicklung auf - 9 -

10 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. Die Lösung von Zitronensäure in Aceton reagiert mit keinem der zugesetzten Stoffe. Sie zeigt im Gegensatz zu der wässrigen Zitronensäurelösung keine der typischen Säureeigenschaften wie Indikatorverfärbung oder Auflösung unedler Metalle. Frage 2: Fasse die Schlussfolgerungen in einem Merksatz zusammen. Substanzen, die Säuren bilden können, zeigen die typischen Säuremerkmale nur in wässrigen Lösungen

11 Frage 3: Welche Rolle spielt das Wasser beim Entstehen einer sauren Lösung? Welche Ionen entstehen dabei, wie ließe sich ihre Ladung feststellen? Säuremoleküle werden durch Wasser ähnlich wie Salze in Ionen aufgespalten, was sich auch bei einer Leitfähigkeitsmessung zeigt. Hierbei müssen Wasserstoffionen entstehen, da nur in wässrigen Lösungen unedle Metalle unter Wasserstoffbildung reagieren. Die Ladung der Wasserstoffionen sowie die der entgegengesetzt geladenen Ionen (Säurerestanionen) könnte man bei der Elektrolyse feststellen, indem man überprüft, welche Ionen zur Kathode und welche zur Anode wandern. - -