Von sauer bis salzig
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Wobo 8c – 2013 Seite 1 / 3 NMM Natur – „Von sauer bis salzig“ - Mc Zusammenfassung: Urknall 8 - Von sauer bis salzig pH-Wert Der pH-Wert ist ein Mass für den sauren oder basischen Charakter einer wässrigen Lösung. Historisch hat sich für pH die neulateinische Bezeichnung „Potentia Hydrogenii“ („Kraft der Wasserstoffionen“) etabliert. Anstelle von „basische Lösung“ werden oft die Bezeichnungen „alkalische Lösung“ oder „Lauge“ verwendet. PH-Wert Skala (Universalindikator) 0 1 2 3 4 5 6 Magensaft Battteriesäure Zitronensaft Essig Citro Sauerkraut Cola Saure Milch Mineralwasser Speichel Milch sauer Salzsäure 7 8 9 10 11 12 Seewasser Darmsaft Seifenlösung Ammoniak Kalkwasser neutral dest. Wasser Blut 13 14 basisch / alkalisch Natronlauge pH-Werte von 0 (stark sauer) bis 6 (schwach sauer) sind im sauren Bereich. pH=7 entspricht dem neutralen Bereich. pH-Werte von 8 (schwach basisch) bis 14 (stark basisch) sind im basischen / alkalischen Bereich. Der pH-Wert spielt auch im menschlichen Körper eine wichtige Rolle: Das Pepsin im Magen braucht eine saure Umgebung (pH 2), um Eiweisse aufspalten zu können. Der Speichel ist dagegen fast neutral, das darin enthaltene Enzym Amylase spaltet die Stärke auf. Die Enzyme im Darm arbeiten im alkalischen Bereich (pH 8 bis 9). Das Hämoglobin im Blut kann mehr Sauerstoff binden, je höher der pH-Wert ist. Die leicht saure Hautoberfläche (pH 5,5) macht rund um den Körper einen Säureschutzmantel und hemmt das Wachstum von Bakterien. Beim Händewaschen mit Seife (pH 10) löst sich zwar der Schmutz, aber auch der Säureschutzmantel löst sich auf. Die Haut braucht zur Wiederherstellung etwa 2-3 Stunden, derweil ist die Infektionsgefahr deutlich höher. Daher sollte man z. B. beim Duschen eine pH-neutrale Seife verwenden. Als pH-Indikatoren (lat. „indicare“ = etwas anzeigen) eignen sich verschiedene Farbstoffe, die in sauren oder basischen Lösungen ihre Farbe ändern. Als Beispiel für einen guten Universalindikator haben wir Rotkohlsaft verwendet. Achtung: Bei der Anordnung auf dem Tisch haben wir das neutrale Blau falsch eingereiht! Säuren und Laugen kann man mit Wasser verdünnen. Je mehr Wasser umso pH-neutraler die Lösung! Wobo 8c – 2013 Seite 2 / 3 NMM Natur – „Von sauer bis salzig“ - Mc Periodensystem der Elemente Quelle PSE: http://n.ethz.ch/~janosche/pse.htm Säuren Eigenschaften Säuren schmecken sauer, haben pH-Werte zwischen 0 und 6. Viele Säuren dienen als Haltbarmacher von Lebensmitteln. Viele Säuren sind gesundheitsschädlich, ätzend, giftig. Säuren greifen unedle Metalle, Kalk, Kleidung, Augen oder Haut an! Säuren, mit Wasser vermischt, leiten elektrischen Strom. Beispiele für Säuren HCl(aq) Salzsäure HNO3 Salpetersäure H3PO4 Phosphorsäure Allgemeine Formel für Säuren: HxR H2SO3 Schweflige Säure H2SO4 Schwefelsäure H2CO3 Kohlensäure H = Säurewasserstoff (x = 1, 2, 3, 4) R = Säurerest („Sulfat“, „Phosphat“, „Nitrat“…) Wie entstehen Säuren? Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl oder Erdgas entstehen Nichtmetalloxide (mit Sauerstoff [O] verbundenes Nichtmetall). Sie sind zunächst gasförmig. Wenn die Nichtmetalloxide mit Wasser reagieren, entstehen Säuren. Diese Säurebildung fördert schliesslich den „Sauren Regen“. CO2 + H2O SO2 + H2O 3 NO2 + H2O P4O10 + 6 H2O H2CO3 H2SO3 2 HNO3 + NO 4 H3PO4 Kohlenstoffdioxid Schwefeldioxid Stickstoffdioxid Phosphorpentoxid + Wasser + Wasser + Wasser + Wasser Kohlensäure Schweflige Säure Salpetersäure + Stickstoffmonoxid Phosphorsäure Bedeutung von Säuren Als Reinigungsmittel, Entkalker, Haltbarmacher (Lebensmittel) oder in der Autobatterie. Zur Herstellung von Kunststoffen, Farbstoffen, Waschmitteln, Düngemitteln etc. Wobo 8c – 2013 Seite 3 / 3 NMM Natur – „Von sauer bis salzig“ - Mc Laugen Eigenschaften Laugen fühlen sich seifig an, haben pH-Werte zwischen 8 und 14. Laugen sind in Waschmitteln, Seifenlösungen, Rohrreinigern enthalten. Viele Laugen sind gesundheitsschädlich, ätzend, giftig. Laugen greifen viele natürliche Stoffe an, aber i. A. keine Metalle. Deshalb entfernt ein Abflussreiniger auch Haare und Fette, aber schädigt die Abwasserrohre nicht. Schutzhandschuhe und Schutzbrille im Umgang mit Laugen sind unbedingt notwendig! Beispiele für Laugen NaOH Natronlauge (Natriumhydroxid) KOH Kalilauge (Kaliumhydroxid) Ca(OH)2 Calciumlauge (Calciumhydroxid, auch: „gelöschter Kalk“) Laugen liegen oft in festem Zustand vor (z. B. Perlen im „Abflussfrei“). Man muss sie noch in Wasser auflösen, um eine flüssige Lauge zu erhalten. Wie entstehen Laugen? Alkalimetalle wie Natrium (Na), Lithium (Li) und Kalium (K) sind sehr reaktionsfreudig. Etwas weniger reaktionsfreudig sind Erdalkalimetalle wie Kalzium (Ca) oder Magnesium (Mg). Wenn Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle mit Wasser reagieren, dann entstehen Laugen und Wasserstoff. 2 Na 2K 2 Li Ca + 2 H2O + 2 H2O + 2 H2O + 2 H2O 2 NaOH + H2 2 KOH + H2 2 LiOH + H2 Ca(OH) 2 + H2 Natrium Kalium Lithium Calcium + Wasser + Wasser + Wasser + Wasser Natronlauge + Wasserstoff Kalilauge + Wasserstoff Lithiumlauge + Wasserstoff Calciumlauge + Wasserstoff Bedeutung von Laugen Im Waschpulver, Backofenspray, Abflussfrei, Zahnpasta. Zur Seifenherstellung (Natronlauge oder Kalilauge + Fette Seife). Beim Bäcker: Er taucht die Laugen-Brezel vor dem Backen in verdünnte Natronlauge. Abbeizen von Holz bei der Papierherstellung. Neutralisation Neutralisation ist die Reaktion zwischen Säuren und Basen. Dabei bildet sich Wasser (H2O). Die restlichen übrig bleibenden Atome sind unterschiedlich geladen (Ionen) und bilden zusammen ein Salz. Ein Salz ist eine chemische Verbindung aus positiv geladenen Atomen (Metalle) und negativ geladenen Atomen (Nichtmetalle oder Nichtmetalloxide). Das bekannteste Salz ist das Kochsalz: NaCl (Natriumchlorid) aus Na+ und Cl- Ionen. Merke: Säure + Base Salz + Wasser Beispiele: HCl + NaOH Salzsäure + Natronlauge NaCl + H2O Natriumchlorid + Wasser H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 Schwefelsäure + Bariumhydroxid Bariumsulfat + 2 H2O + 2 Wasser Die Neutralisation ist daher nicht gleichzusetzen mit dem Erreichen des Neutralpunktes (pH-Wert 7)!