Lehrer-/Dozentenblatt Säurestärke (Artikelnr.: P7157600) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Chemie Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Anorganische Chemie Unterthema: Säuren und Basen, Protonenübergänge Experiment: Säurestärke Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Säuren, Säurestärke, ph-wert Aufgabe und Material Lehrerinformationen Lernziele Es gibt starke und schwache Säuren. Diese lassen sich (bei gleicher Konzentration) durch die Reaktionsgeschwindigkeit z.b. beim Auflösen von Metallen unterscheiden. Hinweise zur Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Etwa 0,5 M Säuren bereitstellen. Die Konzentrationen müssen nicht genau eingehalten werden, sollten aber untereinander weitgehend gleich sein. Verdünnungsverhältnisse: 3 ml konz. H 2 SO 4 auf 100 ml Wasser 3 ml konz. H 3 PO 4 auf 100 ml Wasser 6 g Weinsäure (s) auf 100 ml Wasser Anmerkungen zu den Schülerversuchen Es ist das Arbeiten in Kleingruppen zu empfehlen. Hierbei werden die Gleichzeitigkeit der Zugabe der Magnesiumstücke und das Starten der Stoppuhr erleichtert. Sind Stoppuhren für die Zahl der Schülergruppen nicht ausreichend vorhanden, so können auch Armbanduhren eingesetzt werden, da die Reaktionsdauer der drei Säuren sehr unterschiedlich ist. H- und P-Sätze Magnesiumband: H228: Entzündbarer Feststoff.
Lehrer-/Dozentenblatt Schwefelsäure: H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P330 + P331: P309 + P310: P305 + P351 + P338: Weinsäure: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. H319: Verursacht schwere Augenreizung. P305 + P351 + P338: Phosphorsäure: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P330 + P331: P309 + P310: P305 + P351 + P338: Gefahren BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Säuren verursachen starke Verätzungen. Schutzbrille/Schutzhandschuhe benutzen! Hinweise In chemischer Definition entspricht die Säurestärke dem Dissoziationsgrad der Säuren. Methodische Bemerkungen Der hier verwendete anschauliche Begriff der Säurestärke (= Reaktivität gegenüber Metallen) lehnt sich an der umgangssprachlichen Bedeutung und Vorstellungswelt der SchülerInnen an. Da aber der Lösungsdruck der Metalle in Säuren proportional zur Konzentration der H 3 O + -Ionen ist, entspricht das hier gefundene Ergebnis dem bei Anwendung der chemischen Definition. Entsorgung Nach vollständiger Durchreaktion der Metallteile in den Säuren, den Inhalt der Reagenzgläser in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben.
Schüler-/Studentenblatt Säurestärke (Artikelnr.: P7157600) Aufgabe und Material Aufgabe Gibt es verschieden starke Säuren? Untersuche, ob Säuren unterschiedlich schnell reagieren.
Schüler-/Studentenblatt Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Reagenzglasgestell, 12 Bohrungen; d = 22 mm, Holz 37686-10 1 2 Schutzbrille, farblose Scheiben 39316-00 1 3 Digitale Stoppuhr, 24 h, 1/100 s & 1 s 24025-00 1 4 Reagenzglas, d = 18 mm, l = 180 mm, 10 Stück 37658-03 (3) 5 Schere, l = 110 mm, gerade, Spitze rund 64616-00 1 Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm 38762-00 1 Magnesium, Band (Rolle), 25 g 30132-00 1 ortho-phosphorsäure, 85%, 250 ml 30190-25 1 Schwefelsäure 95-98%, 500 ml 30219-50 1 L(+)-Weinsäure, reinst, 100 g 30240-10 1 Wasser, destilliert 31246-81 1
Schüler-/Studentenblatt Aufbau und Durchführung Aufbau Gefahren Säuren verursachen starke Verätzungen. Schutzbrille/Schutzhandschuhe benutzen! Durchführung Ablauf Stelle die Reagenzgläser nebeneinander in das Reagenzglasgestell (Abb. 1). Fülle das erste zur Hälfte mit Schwefelsäure, das zweite ebenso mit Phosphorsäure, das dritte mit Weinsäure (Abb. 2). Abb. 1 Abb. 2 Schneide drei gleich große Stücke (ca. 1 cm lang) von dem Magnesiumband ab (Abb. 3). Abb. 3 Gib in die drei Reagenzgläser gleichzeitig je ein Stück Magnesiumband (Abb. 4) und benutze die Stoppuhr um die Zeit bis zur totalen Auflösung der Metallteile zu messen (Abb. 5).
Schüler-/Studentenblatt Abb. 4 Abb. 5 Entsorgung Inhalt der Reagenzgläser in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben.
Lehrer-/Dozentenblatt Protokoll: Säurestärke Ergebnis - Beobachtungen (10 Punkte) Notiere deine Beobachtungen. Nach Zugabe der Magnesiumstückchen schäumen die Säuren auf, es entsteht ein Gas, das das Magnesiumband nach oben treibt. Die Schwefelsäure löst das Magnesium am schnellsten, die Weinsäure am langsamsten. Ergebnis - Tabelle 1 (3 Punkte) Trage die Reaktionsdauer in Tabelle 1 ein. Säure Reaktionsdauer (min) Phosphorsäure Schwefelsäure Weinsäure 5 1 12 1 ±0 1 ±0 1 ±0 Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen, beantworte dabei die Ausgangsfrage der Überschrift dieses Versuches. Magnesium wird wie andere unedle Metalle von Säuren unter Wasserstoffentwicklung gelöst. Da die drei Magnesiumstücke gleich groß waren, die Reaktionsdauer bis ihrer Auflösung aber sehr unterschiedlich ist, müssen die Säuren in ihrer Reaktionsstärke sehr unterschiedlich sein. Schwefelsäure ist eine starke, Weinsäure eine schwache Säure.
Lehrer-/Dozentenblatt Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) Gib die Vorgänge in einer Wortgleichung wieder. Magnesium + Phosphorsäure Magnesiumsalz (-phosphat) + Wasserstoff Magnesium + Schwefelsäure Magnesiumsalz (-sulfat) + Wasserstoff Magnesium + Weinsäure Magnesiumsalz (-tartrat) + Wasserstoff Auswertung - Frage 3 (10 Punkte) Welche Voraussetzung muss bei den Säuren gegeben sein, damit dieser Versuch zur Beantwortung der Ausgangsfrage sinnvoll durchgeführt werden kann? Die verwendeten Säuren müssen in gleicher Konzentration eingesetzt werden, da sich sonst über ihre relative Stärke keine Aussage treffen lässt.