Saure und alkalische Lösungen – Lösungen

a Eigenschaften:

– saurer Geschmack (Achtung: Gefahr!)

– ätzende Wirkung

– verändern die Farbe von Indikatoren

– leiten den elektrischen Strom

b Die typischen Teilchen einer sauren Lösung sind Wasserstoff-Ionen. Sie entstehen, wenn Säure-Moleküle in Wasser dissoziieren. Zum Beispiel dissoziiert Chlorwasserstoff (HCl) in Wasser in Wasserstoff-Ionen (H⁺) und Chlorid-Ionen (Cl⁻).

c Säuren: Chlorwasserstoff, Schwefelsäure               

Saure Lösungen: Salzsäure-Lösung, Schwefelsäure-Lösung

d Schwefelsäure wird in Autobatterien verwendet.

Phosphorsäure wird zum Ätzen von Platinen eingesetzt.

Salpetersäure wird zur Herstellung von Düngemitteln verwendet.

e Reaktion von Nichtmetalloxiden mit Wasser:

Ein Beispiel ist die Herstellung von Schwefelsäure durch die Reaktion von Schwefeltrioxid mit Wasser zu Schwefelsäure:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Reaktion von Halogenen mit Wasserstoff:

Ein Beispiel ist die Herstellung von Chlorwasserstoff durch die Reaktion von Chlor mit Wasserstoff:

Cl₂ + H₂ → 2 HCl

f Saure Lösungen reagieren mit unedlen Metallen zu einer Salzlösung und Wasserstoff:

Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂

Saure Lösungen reagieren mit Kalk zu wasserlöslichen Calciumsalzen und Kohlenstoffdioxid:

CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

a Chlorwasserstoff ist ein Gas, das aus Molekülen besteht, in denen ein Chloratom über eine Elektronenpaarbindung mit einem Wasserstoffatom verbunden ist. Chlorwasserstoff ist eine Säure. Eine Salzsäure-Lösung entsteht, wenn sich Chlorwasserstoffgas in Wasser löst. In dieser Lösung dissoziiert der Chlorwasserstoff in Wasserstoff-Ionen (H⁺) und Chlorid-Ionen (Cl⁻), wodurch die sauren Eigenschaften entstehen.

b Salzsäure-Lösung ist elektrisch leitfähig, weil in der Lösung Wasserstoff-Ionen und Chlorid-Ionen vorliegen, die als frei bewegliche Ladungsträger den elektrischen Strom leiten. Chlorwasserstoff hingegen ist nicht elektrisch leitfähig, weil es im gasförmigen Zustand keine Ionen bildet.

c HCl → H⁺ + Cl⁻

a Natronlauge, Kalilauge

b Eigenschaften:

– fühlen sich seifig an (Achtung: Gefahr!)

– ätzende Wirkung

– verändern die Farbe von Indikatoren

– leiten den elektrischen Strom

c Die typischen Teilchen einer alkalischen Lösung sind Hydroxid-Ionen. Sie entstehen, wenn Basen in Wasser dissoziieren. Zum Beispiel dissoziiert Natriumhydroxid (NaOH) in Wasser in Natrium-Ionen (Na⁺)  und Hydroxid-Ionen (OH⁻).

d Verwendung:

– Herstellung von Kernseife

– Abbeizmittel für Farben

– Herstellung von Laugengebäck

– Herstellung von Schmierseife, Farbstoffen, Batterien

– Verwendung in Kalkmörtel und Kalkputz

– Nachweisreagenz für Kohlenstoffdioxid

– Verwendung in Reinigungs- und Waschmitteln, z.B. Backofenspray und Abflussreiniger

e Lösen eines Metallhydroxids in Wasser, Beispiel: Natriumhydroxid (NaOH) in Wasser ergibt Natronlauge.

Reaktion eines Metalls mit Wasser, Beispiel: Calcium reagiert mit Wasser zu Calciumhydroxid (Ca(OH)₂), das in Wasser gelöst Kalkwasser ergibt.

Reaktion eines Metalloxids mit Wasser, Beispiel: Calciumoxid (CaO) reagiert mit Wasser zu Calciumhydroxid, das in Wasser gelöst Kalkwasser ergibt.

a Saure und alkalische Lösungen kann man mit Indikatoren nachweisen, zum Beispiel mit Universalindikator. Der Universalindikator zeigt durch seine Farbänderung den pH-Wert der Lösung an, wobei Rot für saure Lösungen und Blau für alkalische Lösungen steht.

b Der pH-Wert zeigt an, ob eine Lösung sauer, neutral oder alkalisch ist und wie stark diese Eigenschaft ausgeprägt ist. Saure Lösungen haben einen pH-Wert kleiner als 7, wobei der Wert umso kleiner ist, je höher der Überschluss an H⁺-Ionen in der Lösung ist. Alkalische Lösungen haben einen pH-Wert größer als 7, wobei der Wert umso größer ist je höher der Überschluss an OH⁻-Ionen in der Lösung ist.  Eine neutrale Lösung hat einen pH-Wert von 7. Es liegen gleich viele H⁺- und OH⁻-Ionen in der Lösung vor.

a Das Piktogramm weist auf die ätzende Wirkung von Stoffen hin. Solche Stoffe beschädigen organische Materialien wie Haut oder Gewebe.

b Trage beim Experimentieren mit sauren und alkalischen Lösungen immer eine Schutzbrille. Verständige deine Lehrkraft, falls du etwas verschüttest. Reinige nach dem Experimentieren deinen Arbeitsplatz und deine Hände.

a Das Natrium bewegt sich mit zischendem Geräusch über die Wasseroberflache. Dabei ist eine kleine Flamme und eine Gasentwicklung zu erkennen. Der Universalindikator verfärbt sich blau.

b Natrium + Wasser → Natronlauge + Wasserstoff

2 Na + 2 H₂O → 2 Na+ + 2 OH^– + H₂

Das Universalindikatorpapier färbt sich blau, weil das Ammoniakgas mit dem Wasser auf dem Indikatorpapier reagiert und sich dabei eine alkalische Lösung mit Hydroxid-Ionen bildet.

a Natronlauge + Salzsäure → Natriumchlorid + Wasser

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

b Der Reaktionstyp, der dieser Reaktion zugrunde liegt, ist die Neutralisationsreaktion. Dabei reagiert eine saure Lösung mit einer alkalischen Lösung. Die Wasserstoff-Ionen der sauren Lösung verbinden sich mit den Hydroxid-Ionen  der alkalischen Lösung zu Wasser. Die Säurerest-Ionen der sauren Lösung und die Metall-Ionen der alkalischen Lösung bilden ein Salz.

c  – Neutralisation von sauren oder alkalischen Abwässern in der Industrie, bevor sie in die Kanalisation oder Kläranlagen eingeleitet werden.

– Neutralisation von sauren Böden in der Landwirtschaft durch Zugabe von Kalk

– Neutralisation in der Spülmaschine, um die ätzende Wirkung des alkalischen Reinigers aufzuheben

a m(LiOH) = m(Li)+ m(O) + m(H)

m(LiOH) =7 g + 16 g + 1 g = 24 g

b n(LiOH) = 24 \(\frac{g}{mol}\)

4 mol \(\cdot\) 24 \(\frac{g}{mol}\) = 96 g