Stoffklassen und natürliches Gleichgewicht
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L 59: Grundlagen der Chemie: Säure-Lauge-Salz - Wiederholung der Klasse 7 Lehrbuch Chemie Stoffklassen am Beispiel von Säure-Lauge-Salz Wiederholung der Jahrgangsstufe 7 Anders als die Sprache, die man als Kind durch nachsprechen von seinen Eltern erlernt und die sich mit den Dingen des täglichen Lebens befasst, benutzt man in den Naturwissenschaften eine Fachsprache, ums ich unter Fachleuten schnell und möglichst ohne Missverständnisse verständigen zu können. Dazu benötigt man Definitionen (Festlegung von Bedeutungen) für Dinge, Naturerscheinungen und Tätigkeiten und anderes. Alltagssprache Fachsprache Begriffsfestlegung bei In den Naturwissenschaften benennt man Dinge in der Regel Dingen 1. nach dem Aussehen (Form, Farbe) und dem Material (unterstes Abstraktionsniveau, verständlich für alle Menschen) oder 2. nach der Funktion (mittleres Abstraktionsniveau, verständlich für gebildete Menschen ) oder 3. nach dem Hersteller oder Erfinder (hohes Abstraktionsniveau, verständlich nur für Fachleute). Benennung eines Ein Beispiel soll ein Gerät zu Fortbewegung beschreiben. Fortbewegungsmittels 1. Stufe: Ein Gerät, bestehend aus einer Platte, in der Regel aus Metall, die auf mindesten drei Räder befestigt ist. Die Räder besitzen meistens einer Lauffläche auf schwarzem Gummi, wovon mindestens eins in der Drehrichtung veränderlich ist. Die Bewegung kann durch eine mechanische Einrichtung, die Bestandteil es Gerätes ist, angetrieben werden. 2. Stufe: Fahrzeug mit Motor; Selbstfahrer (Automobil, Kurzform Auto) 3. 3. Stufe: Mercedes mit Otto-Motor Anhand eines Experimentes sollen diese Benennungsregel auf chemische Vorgänge übertragen werden. Dazu wird der Stoff Bromthymolblau in Lösung gezeigt, anschließend wir der Stoff BTB mit Wasser, Salzsäure, Natronlauge, Zucker, Kochsalz und Marmorpulver in Kontakt gebracht. Es ergeben sich die folgenden Beobachtungen: Bromthymolblau (BTB) ist in der vorhandenen Lösung orange, BTB-Lösung wird mit Wasser (blau-grün); BTB-Lösung wird mit Salzsäure gelb; BTB-Lösung wird mit Natronlauge blau; Experiment: Chemikalien-Handapparat mit BTB prüfen. Entdecken gleicher Eigenschaften von Säuren und Laugen. Erweitern der Prüfung neutraler BTB-Lösung mit Zucker, Salz und Marmorpulver. Führt man diese Nachweisreaktion von BTB-Lösung mit anderen Lösungen des Chemikaliensatzes für Schülerübungen durch, so stellt man fest, dass es mehrere Lösungen gibt, die BTB blau oder gelb färben. Stoffe, die in Bezug auf mindestens eine Eigenschaft ähnliche sind, werden zu Stoffklassen zusammengefasst. Stoffe, die BTB gelb färben, nennt man Säuren; Stoffe, die BTB blau färben, nennt man Laugen; Stoffe, die eine wässrige Lösung, blaugrün belassen, nennt man neutrale Stoffe. Stoffe, die unter bestimmten Bedingungen ihre Farbe ändern, nennt man Indikatoren. Eigentlich schon zu Beginn eines Experimentes muss man sich Gedanken gemacht haben, wie man nach dem Experiment den Ausgangszustand wieder herstellen kann, so dass keine Gefährdung in der Umwelt zurückbleibt. Spätestens nach dem Experiment muss man dafür eine Problemlösung gefunden haben. In der Untersuchung mit Bromthymolblau Beobachtung BTB Reihenuntersuchung mit BTB Bemerken von Gemeinsamkeiten Stoffklasse Säure Lauge Neutraler Stoff Indikator Entsorgung -1- Experiment Chemie gibt es dazu den Fachausdruck „Entsorgung“. Um Entsorgen zu dürfen muss man in Deutschland einer staatlichen Prüfungsstelle seine Sachkunde nachweisen. In der Schule hat man diese Sachkunde (noch) nicht. In der Schule darf man daher nicht selbst entsorgen, sondern man muss wie in anderen Lebensbereichen eine Stofftrennung vornehmen und die Reststoffe dem Entsorgungsunternehmen „zur Entsorgung bereitstellen“. Entsorgen und Sachkunde Der Lehrer darf jedoch entsorgen, wenn die Entsorgung selbst ein Ziel des Unterrichts ist. Um Entsorgungskosten zu sparen und die Umwelt zu entlassen, sollte daher jedes Experiment die Entsorgung als Bestandteil des Unterrichts einschließen. Dazu sind elementare Grundregeln zu beachten, die einen sehr wichtigen Stellenwert im Umgang mit Stoffen und Chemikalien darstellen. Entsorgung als Unterrichtsziel Was muss man aus dem Anfangsunterricht der Chemie über chemische Reaktionen wissen? 1. Natur ist Alles, Alles ist Natur. 2. Alles in der Natur befindet sich im Gleichgewicht. 3. Unter einem Gleichgewicht versteht man einen Zustand, bei dem sich in dem betrachteten Zeitraum nichts ändert. 4. Ein Gleichgewichtszustand wird als neutral bezeichnet. 5. Um einen Gleichgewichtszustand zu verändern, muss man Energie zuführen oder die stoffliche Zusammensetzung ändern. 6. Stoffe, die der Natur entnommen werden, dürfen nur im Gleichgewichtszustand in die Natur zurückgegeben werden. 7. Stoffe, die durch Energiezufuhr gebildet wurden, nennt man Chemikalien. Die gebildeten Stoffe nennt man Gegenspieler (Antagonisten), da sie chemisch entgegensetzte Eigenschaften aufweisen. 8. Chemikalien müssen entsorgt werden, das heißt, sie müssen in einen neutralen Zustand überführt werden. Experiment: Versetzt man die blaue BTB-Lösung einer Lauge mit vorsichtig in kleinen Portionen mit der gelben BTB-Lösung einer wässrigen Säure, so kann man die Chemikalien-Lösungen wieder in eine grünen BTB-Lösung zurückversetzen. Diese Lösung ist wieder neutral an Säuren und Laugen. Wenn nur Säuren und laugen des Schülerübungssatzes verwendet wurden, darf diese neutralisierte Lösung („ohne Sorge“) ins Abwasser gegeben werden, wobei man mit Leitungswasser nachspült und so die Konzentration der Lösung verdünnt. Grundlagen des chemischen Gleichgewichtes Stoff – Chemikalie Entsorgung Entsorgung durch Chemikalien mit entgegengesetzten Eigenschaften Nachhaltige Störung Gibt man zu einem Teil der durch Säuren gelb gefärbten BTB-Lösung von Marmorpulver, so kann man die Wirkung der „Chemikalie Säure“ auf den durch Freisetzung Chemikalien „Naturstoff Marmor“ beobachten. Es bildet sich wieder eine grüne, neutrale Lösung, aber dabei wird ein Gas in Form kleinster Bläschen freigesetzt. – Das ursprüngliche natürliche Gleichgewicht wird also durch eine freigesetzte Chemikalie gestört, es bildet sich wohl wieder ein neutrales Gleichgewicht, es wird dabei aber ein anderer Stoff gebildet und freigesetzt. Eine solche zeitlich andauernde Veränderung nennt man nachhaltig. Die bei der Entsorgung ablaufende chemische Reaktion ist eine häufig auftretende chemische Reaktion, genannt Neutralisation. Es gilt: Säure regiert mit Lauge zu Salz und Wasser. Neutralisation Diesen Vorgang nutzt man zur Entsorgung. © 2004-2005 HMTC GmbH 75931480 2
