Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie Übungen im Experimentalvortrag Kochsalz Chemie, Eigenschaften und Bedeutung gehalten von: Andrea Bontjer.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie Übungen im Experimentalvortrag Kochsalz Chemie, Eigenschaften und Bedeutung gehalten von: Andrea Bontjer."—  Präsentation transkript:

1 Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie Übungen im Experimentalvortrag Kochsalz Chemie, Eigenschaften und Bedeutung gehalten von: Andrea Bontjer

2 "Salz ist unter allen Edelsteinen, die uns die Erde schenkt, der Kostbarste." Justus von Liebig Einleitung „Auf Gold kann man verzichten, nicht aber auf Salz.“ Cassiodor (röm. Staatsmann, 6. Jh.)

3 Kochsalz – das „weiße Gold“ bis ins 19. Jh.: Salz war wertvolles und knappes Gut Städte mit Salzvorkommen: Wohlstand und Macht „Salz“ oder „hall“ (von keltisch hal: Salz) in vielen Ortsnamen: Halle, Bad Reichenhall, Schwäbisch Hall, Salzburg, Hallstatt Salär (Lohn, Gehalt): von salarium (lat.: Salzgeld) Einleitung

4 Kochsalz – das „weiße Gold“ Salzhandel: Salzstraßen in Deutschland: Halle  Göttingen  Köln Bad Reichenhall  München  Landsberg  Augsburg Internationaler Salzhandel: Mittelmeer  Asien, Persien, Arabien Salzkriege: 13. Jh.: Befestigungsanlagen an Salzabbaustätten im Salzkammergut 16. Jh.: Passauer Salzstreit (Salzzoll), Salzkrieg in Perugia (Salzsteuer) 17. Jh.: Salzkrieg Salzburgs gegen Bayern Einleitung

5 Gliederung des Vortrags 1.Was ist Kochsalz? 2.Chemie und Struktur 3.Bedeutung und Verwendung des Kochsalzes im Laufe der Geschichte 4.Kochsalzgewinnung 5.Funktionen des Kochsalzes im menschlichen Körper 6.Schulrelevanz des Themas Einleitung

6 Sprachgebrauch: Kochsalz oder Salz Chemischer Name: Natriumchlorid Summenformel: NaCl Was ist Kochsalz? 1. Was ist Kochsalz?

7 Versuch 1: Darstellung von Natriumchlorid aus den Elementen 1. Was ist Kochsalz? Ergebnis : Natrium und Chlor reagieren unter Energieabgabe zu Natriumchlorid 2 Na (s) + Cl 2(g)  2 NaCl (s)  G < 0

8 Born-Haber-Kreisprozess kJ/mol Standardbildungsenthalpie Gitterenergie -787 kJ/mol 108 kJ/mol Sublimations- enthalpie Ionisierungs- energie 496 kJ/mol Elektronen- affinität -349 kJ/mol 121 kJ/mol Halbe Dissoziations- enthalpie Na + (g) + Cl - (g) Na (g) + Cl (g) Na (s) + ½ Cl 2(g) NaCl (s) 1. Was ist Kochsalz?

9 Bildung eines Ionengitters  Freiwerdende Gitterenergie ist für Wärme- und Lichtentwicklung bei der NaCl-Synthese verantwortlich  Gitterenergie stabilisiert Ionenkristall  Triebkraft der Reaktion ist Bildung stabiler Ionenkristalle und nicht die Tendenz zur Erreichung der Edelgaskonfiguration 1. Was ist Kochsalz?

10 Struktur des Natriumchlorids 2. Chemie und Struktur NaCl bildet Ionengitter mit hoher Anzahl von Ionen Plätze des Gitters: - negativ geladene Chlorid-Ionen - positiv geladene Natrium-Ionen  starker Zusammenhalt durch elektrostatische Kräfte (Coulombkraft)  Auflösen der Kristallstruktur: hohe Energiebeträge nötig  Schmelzpunkt NaCl (s) : 800°C Elementarzelle (kubisch-flächenzentriert)

11 Struktur des Natriumchlorids 2. Chemie und Struktur jedes Natrium-Ion: von sechs Chlorid-Ionen umgeben jedes Chlorid-Ion: von sechs Natrium-Ionen umgeben  Koordinationszahl 6 Kristallgitter unter Berücksichtigung der Ionenradien Cl - Na +

12 Struktur des Natriumchlorids 2. Chemie und Struktur

13 Lösen von Kochsalz Feste NaCl-Kristalle im Wasser  Dissoziation zu Ionen  Lösung Na + Cl - (s) Na + (aq) + Cl – (aq) H2OH2O Ionen werden hydratisiert: Anlagerung von Wassermolekülen um die Ionen  Hydratationsenthalpie wird frei  liefert Energie zum Aufbrechen der Ionenbindung 2. Chemie und Struktur Gitterenergie NaCl: -787 kJ/mol Hydratationsenthalpie Na + -, Cl - -Ionen : -787 kJ/mol

14 Demonstration 1: Kristallbildung aus einer gesättigten Kochsalzlösung 2. Chemie und Struktur

15 Versuch 2: Elektrische Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung Ergebnis : Entionisiertes Wasser: leitet nicht/ kaum den elektrischen Strom Kochsalzlösung: leitet den elektrischen Strom 2. Chemie und Struktur

16 Leitfähigkeit einer Kochsalzlösung 2. Chemie und Struktur Kochsalzlösung: Ionen liegen hydratisiert in der Lösung vor  bewegliche Ladungsträger Ionen (griech.: ion = der Wanderer) wandern zu den Elektroden: Kationen zur Kathode  nehmen dort Elektron auf Anionen zur Anode  geben dort Elektron ab  Elektrische Leitfähigkeit Auch NaCl-Schmelze leitet den elektrischen Strom:  Kristallgitter zerstört, Ionen frei beweglich

17 Bedeutung des Kochsalzes im Laufe der Geschichte Vorindustrielle Zeit: Würzen von Speisen Konservieren von Lebensmitteln 3. Bedeutung des Kochsalzes "Bey dem Einsalzen bestreut man den einzusalzenden Körper mit Salz, welches sich dann in den wässrigen Theilen desselben auflöst und ihn durchdringt, oder man legt ihn in Salzlösung, von der er auf ähnliche Art durchdrungen wird, und dann weit weniger freywilliger Zersetzung unterworfen ist.“ J.C. Leuchs: Lehre der Aufbewahrung und Erhaltung aller Körper, 1820

18 Demonstration 2: Osmotische Aktivität von Kochsalz-Lösungen 3. Bedeutung des Kochsalzes Ergebnis: Das Wasser strömt zu der Lösung höherer Konzentration  Konzentrationsausgleich  die „Zelle“ verliert Wasser Osmose: einseitig gerichtete Diffusion eines Lösungsmittels durch eine selektiv permeable Membran; abhängig von Konzentration des gelösten Stoffes

19 Bedeutung des Kochsalzes im Laufe der Geschichte Beginn der Industrialisierung: Gewinnung von Natriumsulfat zur Sodaherstellung  Herstellung von Seife und Glas „Die Fabrikation der Soda aus gewöhnlichem Kochsalz kann als Grundlage des außerordentlichen Aufschwunges betrachtet werden, welche die moderne Industrie nach allen Richtungen genommen hat.“ Justus von Liebig 3. Bedeutung des Kochsalzes Historische Synthese: Natriumchlorid  Natriumsulfat  Natriumcarbonat (Soda) NaCl  Na 2 SO 4  Na 2 CO 3

20 Versuch 3: Darstellung von Natriumsulfat aus Kochsalz Ergebnis : 2 NaCl (s) + H 2 SO 4(konz.)  Na 2 SO 4(solv) + 2 HCl (g) Verfahren wurde von Johann Rudolf Glauber ( ) entwickelt. 3. Bedeutung des Kochsalzes

21 Leblanc-Verfahren: 1790 von Nicolas Leblanc entwickelt Natriumsulfat, Kalk und Kohle: Na 2 SO 4(s) + CaCO 3(s) + 2 C (s) Na 2 CO 3(s) + CaS (s) + 2 CO 2(g) Synthese von Soda aus Natriumsulfat 3. Bedeutung des Kochsalzes  Problem: hoher Energieverbrauch und Calciumsulfid als Abfallprodukt  Verfahren wird heute nicht mehr angewandt

22 Bedeutung des Kochsalzes im Laufe der Geschichte Aktuell: Speisesalz Medizin (physiologische Kochsalzlösung, 0,9%ig) Wasserenthärtung (Ionenaustauscher) Streusalz Darstellung von Soda und Natriumhydrogencarbonat Darstellung von Chlor und Natronlauge 3. Bedeutung des Kochsalzes

23 Bedeutung des Kochsalzes als Rohstoff 3. Bedeutung des Kochsalzes Natronlauge Seife Reinigungsmittel Papier Chlor Kunststoffe Wasseraufbereitung Lösungsmittel Desinfektionsmittel Natriumbikarbonat Feuerlöschpulver Tierfutter Backpulver Soda Farbstoffe Wasch- und Reinigungsmittel Glas

24 Soda-Darstellung nach dem Solvay-Verfahren Einleiten von Ammoniak und Kohlendioxid in Sole: NaCl (aq) + H 2 O + NH 3(g) + CO 2(g) NaHCO 3(aq) + NH 4 Cl (aq ) Erhitzen auf 200°C: 2 NaHCO 3(s)  Na 2 CO 3(s) + H 2 O (g) + CO 2(g) 3. Bedeutung des Kochsalzes

25 Darstellung von Chlor und Natronlauge Elektrolyse von wässriger NaCl-Lösung Gesamtgleichung: 2 NaCl (aq) + 2 H 2 O  2 NaOH (aq) + H 2(g) + Cl 2(g)  H = kJ/mol NaOH 3. Bedeutung des Kochsalzes Verfahren: Amalgamverfahren Diaphragmaverfahren Membranverfahren

26 Versuch 4: Darstellung von Chlor und Natronlauge durch Elektrolyse 3. Bedeutung des Kochsalzes Ergebnisse: 2 H 2 O H 3 O + (aq) + OH - (aq) Kathode (Eisenelektrode): 2 H 3 O + (aq) + 2 e -  H 2(g) +2 H 2 O Anode (Kohleelektrode): 2 Cl - (aq)  Cl 2(g) + 2 e - Natrium-Abscheidung? Nein: Abscheidungsspannung zu hoch.

27 Amalgamverfahren Quecksilberelektrode  Abscheidung von Natrium, das sich im Quecksilber löst (Amalgam) Natrium reagiert mit hochreinem Wasser  Natronlauge 2 Na (s) + 2 H 2 O  2 NaOH (aq) + H 2(g) 3. Bedeutung des Kochsalzes Vorteil: reine, 50%ige Natronlauge Nachteil: Quecksilber-Einsatz

28 Diaphragmaverfahren Ionendurchlässige Membran aus Keramik oder Asbest Kathode: Wasserstoffentwicklung Anode: Chlorgasentwicklung Vorteil: kein Quecksilber Nachteile: -nur 5%ige Natronlauge, mit NaCl verunreinigt -Asbest 3. Bedeutung des Kochsalzes

29 Kationenaustauschermembran auf Teflonbasis Membranverfahren 3. Bedeutung des Kochsalzes Vorteile: -reine Natronlauge (ohne NaCl-Verunreinigung) -asbestfreie Membran, kein Quecksilber -geringerer Energieverbrauch Nachteil: -Membran muss öfters ausgetauscht werden

30 Gewinnung von Kochsalz Das Salzwasser der Meere ist Ursprung aller Salzvorkommen. Meerwasser enthält 3,5% Kochsalz. Meersalz Steinsalz Siedesalz 4. Kochsalzgewinnung

31 Demonstration 3: Verschiedene Kochsalzsorten 4. Kochsalzgewinnung

32 Gewinnung von Kochsalz jährliche Produktion weltweit: ca. 215 Mio. t in Deutschland: ca. 15 Mio. t (90% Steinsalz, 10% Siedesalz) geringster Teil wird als Speisesalz verwendet ( t) größter Teil als Industriesalz (Elektrolyse) Vorräte in deutschen Salzlagerstätten praktisch unbegrenzt 4. Kochsalzgewinnung

33 Meersalz Meerwasser enthält 3,5% Kochsalz, welches bei Verdunstung des Wassers auskristallisiert  Meeressalinen, Salzgärten Wasser gelangt durch Tidenhub oder Pumpen in Becken Anteil an Meersalz an der Weltproduktion: 30% Saline auf MauritiusSaline in Italien 4. Kochsalzgewinnung

34 Steinsalz  entstand vor Mio. Jahren durch Verdunstung der Meere Salzschichten wurden von verschiedenen Erd- und Gesteinsschichten überlagert  Salz in 70–1000 m Tiefe 4. Kochsalzgewinnung

35 Steinsalz Abbau des Steinsalzes: Untertage nach dem Kammerverfahren 4. Kochsalzgewinnung

36 Siedesalz Auflösen von Steinsalz  konzentrierte Sole Abtrennen von Begleitsalzen, Eindampfen, Trocknen  Siedesalz Bohrlochsolung 4. Kochsalzgewinnung

37 Aufbereitung des Salzes Reinigung Zusatz von Stoffen: Kaliumiodat  jodiertes Speisesalz Kaliumfluorid, Folsäure Natriumnitrit  Pökelsalz Natriumferrocyanid (E 535)  Rieselhilfe, Antiklumpmittel 4. Kochsalzgewinnung

38 Kochsalz im menschlichen Körper 200 g Kochsalz im Körper gespeichert Geschmackspapillen für „salzig“ Ausscheidung über Harn und Schweiß  Tägliche Aufnahme: 3 g, tatsächliche Aufnahme: 6-10 g 5. Funktion im menschlichen Körper

39 Kochsalz im menschlichen Körper Funktionen: Natrium-Ionen: Regulation des Wasserhaushaltes Reizleitung in den Zellen (Nerven- und Muskelzellen) Knochenaufbau Chlorid-Ionen: Produktion der Magensäure (HCl (aq) ) 5. Funktion im menschlichen Körper

40 Versuch 5: Nachweis von Kochsalz in Lebensmitteln 5. Funktion im menschlichen Körper Ergebnis: Brot und Wurst enthalten Natrium und Chlorid Nachweis von Natrium-Ionen: gelbe Flammenfärbung einer Methanol-Lösung Nachweis von Chlorid-Ionen: weißer Niederschlag von Silberchlorid Ag + (aq) + Cl - (aq) AgCl (s)

41 Kochsalz in Lebensmitteln Lebensmittel (je 100 g) Salzgehalt Matjeshering6,3 g Schinken5,0 g Gouda2,0 g Bockwurst1,7 g Brötchen1,25 g Huhn0,2 g Reis0,02 g Joghurt0,06 g Kartoffeln0,05 g Feldsalat0,01 g Apfel0,002 g 5. Funktion im menschlichen Körper

42 Salz und Bluthochdruck – Der moderne Salzkrieg Studien: kein ursächlicher Zusammenhang zwischen Bluthochdruck und Salzkonsum Salzverzicht: geringer Blutdruckabfall bei einigen Hochdruckpatienten andere Risikofaktoren wichtiger ? 5. Funktion im menschlichen Körper

43 Schulrelevanz des Themas „Kochsalz“ Hessischer Lehrplan Gymnasium: Jgst. 9: Elementgruppen (Alkalimetalle, Halogene), Salzbegriff, Leitfähigkeit, Elektrolyse fakultativ: Salzlagerstätten, Nachweisreaktionen Jgst. 10: Ionenbildung, Ionenbindung, Ionengitter, Salzbildung, Versalzung von Böden außerschulischer Lernort: Besuch eines Salzbergwerkes oder eines Salzmuseums (Bad Nauheim) 6. Schulrelevanz

44 Schulrelevanz des Themas „Kochsalz“ Fächerübergreifender Unterricht: Biologie: Physiologie, Geschmackssinn, Anpassung von Tieren und Pflanzen an salzreichen Lebensraum Geografie: Bodenversalzung durch Bewässerung, Salzwüsten, Salzstöcke Geschichte: Salzhandel, Salzstraßen, Salzkriege Physik: Salzstock als Lagerstätten für radioaktiven Abfall 6. Schulrelevanz


Herunterladen ppt "Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie Übungen im Experimentalvortrag Kochsalz Chemie, Eigenschaften und Bedeutung gehalten von: Andrea Bontjer."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen