Chemie 21.02.17 Lösungen In der Chemie sind Lösungen in Wasser geöste Stoffe, weche die Charakteristiken einer sauren oder basischen ph-wertänderung innehaben. Der ph-wert 7 ist der Neutrapunkt. Ae ph-werte unterhab des Neutrapunktes geben Hinweis auf eine saure Lösung, aer ph-werte oberhab des Neutrapunktes geben Hinweise über eine basische Lösung. Mithife eines Universaindikators assen sich Konzentrationsgrad von Säure und Lauge sichtbar machen. Je basischer der Lösung ist, desto bauer verfärbt sich der Universaindikator. Je saurer die Lösung ist, desto roter verfärbt sich der Universaindikator. Säuren Säuren sind Stoffe, die durch eine Reaktion mit Wasser (H 2O) eine saure Lösung biden. Beispie: Zitronensäure + Wasser Zitronensäureösung Essig + Wasser Essigwasserösung Eigenschaften von sauren Lösungen Saure Lösungen haben fogende Eigenschaften: - Saurer Geschmack - Färbt Indikator charakteristisch Universaindikator: rot - Leitet den eektrischen Strom (Ionen) - Löst Kak und Rost - Wirken ätzend
Die wichtigsten anorganischen Säuren Für die Industrie und Chemie interessante Säuren sind: Name Forme Kationen Dissoziiert zu Wertigkeit des Säurerests Sazsäure HC H + C I Chorit Sapetersäure HNO 3 H + NO 3 I Nitrat Schwefige Säure H 2 SO 3 2H + 2 SO 3 II Sufit Schwefesäure H 2 SO 4 2H + 2 SO 4 II Sufat Kohenstoffsäure H 2 CO 3 2H + 2 CO 3 II Carbonat Phosphorsure H 3 PO 4 3H + 3 PO 4 III Phosphat Anionen Name des Säurerests Protoysereaktion Im Prinzip bezeichnet die Protoysereaktion die Reaktion zwischen Säuren und Basen, bzw. die Übertragung von Protonen, in diesem Fa H + Ionen. In der Rege ist die Säure der Protonendonator und die Base der Protonenakzeptor. Bei der Reaktion von Säuren in einer wässrigen Lösung fungiert die Säure as Protonendonator ( Protonengeber ) und das Wasser as Protonenakzeptor ( Protonenempfänger ). Beispie: Sazsäure + Wasser HC + H 2 O C + H 3 O + H + Säurerestion Oxoniumion Durch die Veragerung des H + Ions der Säure, ist der Säurerest nach der Reaktion negativ, das Oxoniumion (H 3O + ) positiv geaden.
Wasser hat die Eigenschaft as Amphoyt zu wirken, aso as Protonendonator oder Protonenakzeptor zu wirken. Beispie: Ammoniak + Wasser NH 3 + H 2 O OH + NH 4 + Die OH - Gruppe weißt auf einen Hydroxidrest as Hydroxidion hin. H + Mehrere Protoysestufen Um eine Säure kompett zu neutraisieren sind manchma mehr as eine Protoysestufe notwendig, wie bei der Neutraisation von Schwefesäure. Protoysestufe 1: Protoysestufe 2: H 2 SO 4 + H 2 O HSO 4 + H 3 O + HSO 4 + H 2 O SO 4 2 + H 3 O + Laugen Hydroxide (Feststoffe), die in Wasser geöst werden ergeben akaische Laugen. Beispie: Natriumhydroxid + Wasser Natronauge Kaiumhydroxid + Wasser Kaiauge Eigenschaften von Laugen Laugen haben fogende Eigenschaften: - Stark ätzend Zersetzt organisches Materia - Reagiert mit uneden Metaen
- ph-wert > 7 Hydroxid Name Forme Wertigkeit Aufösung in H 2O Name Natriumhydroxid NaOH I NaOH + H 2 O Na + + OH Natronauge Kaiumhydroxid KOH I KOH + H 2 O K + + OH Kaiauge Caciumhydroxid Ca(OH) 2 II Ca(OH) 2 + H 2 O Ca 2+ + 2OH Kakwasser (Caciumhydroxidösung) Bariumhydroxid Ba(OH) 2 II Ba(OH) 2 + H 2 O Ba 2+ + 2OH Barytwasser (Bariumhydroxidösung) Auminiumhydroxid A(OH) 3 III A(OH) 3 + H 2 O A 3+ + 3OH Auminiumhydroxidösung - verfärbt Indikator charakteristisch Universaindikator: bau Entstehung des Sauren/Basischen Verhatens Der saure, bzw. basische Charakter ist dadurch bedingt, dass Säuren Protonen an die voriegende Säure abgeben. Reagiert eine Säure mit Wasser, so entstehen Oxoniumionen und ein Säurerestion. Dieses Oxoniumion verursacht die saure Wirkung und kann in einer Rückreaktion das Proton wieder abgeben. Reagiert eine Base mit Wasser entstehen ein Hydroxidion, weches die basische Eigenschaft hervorruft und ein positiv geadenes Restion (Kation). Das Hydroxidion kann in einer Reaktion ein Proton aufnehmen. Der ph-wert wird über die Konzentration der Oxoniumionen bestimmt, da diese angibt wie stark sauer eine Lösung ist Lauge Die wichtigsten Hydroxide und Laugen Neutraisation Die Reaktion zwischen einer Säure und einer Lauge wird Neutraisation genannt. Zie ist es den ph-wert der Mischung auf 7, aso auf den Neutrapunkt zu bringen. Grundsätzich kann man für die Neutraisation sagen: Säure + Lauge Wasser + Saz HC + NaOH H2O + NaC
Beispiee: Gib die Reaktionsforme an: a) Schwefesäure + Natronauge KGV: 2*1=2 II I H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 (SO 4 ) + 2H 2 O b) Phosphorsäure + Kakwasser KGV: 3*2=6 III II 2H 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O!!Auf die Wertigkeiten achten!! Ausrechnen des Stoffmengenverhätnisses Es git: V Eement 1 + c Eement 1 = V Eement 2 + c Eement 2 Bei den meisten Säure-Laugenreaktionen kommen jedoch Stoffe vor, die mehrprotonig sind, wie H 2 SO 4, Schwefesäure. Hinweis auf mehrprotonige Säure, Stoffmengenverhätnis beachten
Vorgehen bei der Berechnung des Stoffmengenverhätnisses bei mehrprotonigen Reaktionen Aufgabe: 42,7 m Natronauge (c=0,68 /) werden gegen 25 m Schwefesäure titriert. Berechne des Stoffmengenkonzentration der Schwefesäure. 1) Gegeben und Gesucht aufschreiben Gegeben: V NaOH = 42,7 m; Gesucht: c NaOH =? c H2 SO 4 = 0,68 ; V H2 SO 4 = 25 m 2) Schauen, ob die Reaktion mehrprotonige Produkte hat Die Reaktion hat mehrprotonige Produkte (H 2 SO 4 ) 3) Reaktionsgeichung und Forme aufsteen II I Reaktionsgeichung: 1H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 (SO 4 ) + 2H 2 O n H 2SO4 n NaOh = 1 2 n NaOH n H2 SO 4 = 1 n 2 NaOH Forme: V H2 SO 4 c H2 SO 4 = 1 V 2 NaOH c NaOH 4) Nach dem gesuchten Faktor hin aufösen Hier wird das errechnete Stoffmengenverhätnis in die Forme V Eement 1 + c Eement 1 = V Eement 2 + c Eement 2 eingesetzt Gesuchter Faktor: c NaOH =? V H2 SO 4 c H2 SO 4 = 1 2 V NaOH c NaOH : 1 2 V NaOH V H 2SO4 c H2SO4 1 2 V NaOH
5) Werte einsetzten c VH 2SO4 25 m 0,68 = = 0,79 1 2 42,7 m Stoffmengenkonzentration c geöster Stoff = n geöster Stoff V Lösung V Lösung = n geöster Stoff c geöster Stoff n geöster Stoff = c geöster Stoff V Lösung m geöster Stoff = c geöster Stoff M geöster Stoff V Lösung Angaben + Einheiten: Formebuchstabe Beschreibung Einheit c Stoffmengenkonzentration n Stoffmenge V Voumen g M Moare Masse m Masse g Beispiee: Berechne jeweis die Masse, um die angegebene Lösung herzusteen. a) 2 Liter Kaiauge (c=0,1 /) aus Kaiumhydroxid. Gegeben: V KOH = 2, c KOH = 0,1, M KOH = M K + M O + M H = 39 g g + 16 g = 56 Gesucht: m KOH =? Forme: m KOH = c KOH M KOH V KOH Rechnung: m KOH = 0,1 56 g 2 = 11,2g Zitronensäure hat eine Moare Masse von 192 g/. Berechne die Masse, die benötigt wird, um 3 Liter Zitronensäureösung mit der Stoffmengenkonzentration c = 0,5 / herzusteen.
Gegeben: M C6 H 8 O 7 = 192 g C 6 H 8 O 7 = 3, c C6 H 8 O 7 = 0,5 Gesucht: m C6 H 8 O 7 =? Forme: m geöster Stoff = c geöster Stoff M geöster Stoff V Lösung Rechnung: m C6 H 8 O 7 = 0,5 192 g 3 = 288g Sazbidung Mögichkeiten der Sazbidung: 1. Neutraisation NaOH + HC NaC + H 2 O 2. Aus den Eementen Na + C 2 2 NaC 3. Säure + Meta (unede) Na + 2 HC 2NaC + H 2 4. Säure + Metaoxid 2 HC + Na 2 O 2 NaC + H 2 O