Salze im Haushalt Experimentalvortrag von Isabelle Kuhn.

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1 Salze im Haushalt Experimentalvortrag von Isabelle Kuhn

2 Inhalt Einführung 1. Einführung Was ist ein Salz? 2. Was ist ein Salz? Nachweise und Eigenschaften von Salzen 3. Nachweise und Eigenschaften von Salzen 1. Kationen 2. Anionen 4. Schulrelevanz

3 1. Einführung

4 Normaler Sprachgebrauch: Salz = Kochsalz Des Weiteren werden im Haushalt die Salze der Halogensäuren Kohlensäure Phosphorsäure Salpetersäure usw.... verwendet 1. Einführung

5 Einige Beispiele: NaHCO 3 Na 2 CO 3 NH 4 Cl Nitrate und Phosphate NaF 1. Einführung

6 2. Was ist ein Salz? Kochsalz klärt auf!

7 Versuch 1: Elektrolyse einer NaCl-Lösung Zustände im Wasser vor der Elektrolyse (Rotkohlindikator: violett-blau): Autoprotolyse des Wassers 4 H 2 O 2 H 3 O + (aq) + 2 OH - (aq) Dissoziation des Kochsalzes 2 NaCl (s) 2 Na + (aq) + 2 Cl - (aq) 2. Was ist ein Salz?

8 Reduktion an der Kathode ((-)-Pol): +1 ± 0 2 H 3 O + (aq) + 2 e - H 2 (g) + 2 H 2 O Oxidation an der Anode ((+)-Pol): -1 ± 0 2 Cl - (aq) Cl 2 (g) + 2 e - 2. Was ist ein Salz?

9 Gesamtreaktion in der Lösung (Rotkohlindikator: grün) 2 H 2 O + 2 NaCl (s) H 2 (g) ↑ + Cl 2 (g) ↑ + 2 Na + (aq) + 2 OH - (aq) Natronlauge 2. Was ist ein Salz?

10 Was wir aus diesem Versuch über Salze lernen Salzlösungen leiten den elektrischen Strom Bestehen aus Ionen Kochsalzkristall kubischer Kochsalzkristall (grün = Cl - und rot = Na + ) Salzlösungen sind Elektrolyte 2. Was ist ein Salz?

11 Versuch 2: Können Salze den pH-Wert beeinflussen? Malvenblüten enthalten wie Rotkohlsaft Anthocyane (hier Malvidin) 2. Was ist ein Salz?

12 Backpulver: Dinatriumdihydrogendiphosphat (Na 2 H 2 P 2 O 7 ; E450 a) als Säuerungsmittel: H 2 P 2 O 7 2- (aq) + 2 H 2 O P 2 O 7 4- (aq) + 2 H 3 O + (aq) Dihydrogendiphosphat Diphosphat 2. Was ist ein Salz?

13 Hirschhornsalz ((NH 4 ) 2 CO 3 ): CO 3 2– (aq) + H 2 O HCO 3 – (aq) + OH – (aq) NH 4 + (aq) + H 2 O NH 3 (aq) + H 3 O + (aq) Soda (Na 2 CO 3 ): CO 3 2– (aq) + H 2 O HCO 3 – (aq) + OH – (aq) 2. Was ist ein Salz?

14 Demo 1: Antazida Aluminiumoxid und Magnesiumhydroxide im sauren Bereich löslich reagieren nur bis pH 5 Maaloxan® Wirkstoff: Al 2 O 3, Mg(OH) 2 Bullrich Salz® Wirkstoff: NaHCO 3 (Natron) Carbonate + Magensäure CO 2 (Aufstoßen/Völlegefühl) Von pH 0,8-1,5 bis zur Überdosierung (pH 9) Optimum pH 3-4 2. Was ist ein Salz?

15 Def.: Salze (Svante Arrhenius, 1859-1927) Verbindungen, die in wässrigen Lösungen oder Schmelzen in Kationen und Anionen zerfallen. Entstehung: Säure + Base → Salz + Wasser Unterscheidung von neutralen, sauren, basischen Salzen Fester Zustand: Ionengitter (=> Kristall) 2. Was ist ein Salz?

16 3. Nachweise und Eigenschaften von Salzen 3.1 Kationen

17 Versuch 3: Flammenfärbung Natriumflamme Kaliumflamme 3.1 Kationen Erklärung des Phänomens am Kochsalz: NaCl (solv) NaCl (g) Na (g) + Cl (g) Na (g) Na* (g) (angeregt) → Na (g) (- ∆E)

18 ∆ E∆ E∆ E∆ E h c/λ Emission Grundzustand (Na) Angeregter Zustand (Na*) Grundzustand (Na) h c/λ = Lichtquant E 3p 3s 3.1 Kationen Energieschema

19 Blaues Licht = energiereich, kürzere Wellenlänge Rotes Licht = energiearm, längere Wellenlänge Δ E = h (c/ λ ) Δ E ~ 1/ λ E= Energie, h= Konstante (Plancksches Wirkungsquantum), λ= Wellenlänge, c= Lichtgeschwindigkeit Ein charakteristische Flammenfärbung Grund: Struktur der Elektronenhülle 3.1 Kationen

20 Wichtiger Inhaltsstoff von Deos: Aluminium-Chlorohydrat [Al(H 2 O) 5 (OH)]Cl 2 Wirkungsweise von Antitranspirantien : Verkleinerung bzw. Verstopfung des Porenquerschnitts Versuch 4: Aluminumsalze in Deos 3.1 Kationen

21 Aluminium- nachweis mit Alizarin S Chelatkomplex (roter Farblack) Aluminium- nachweis mit Alizarin S 3.1 Kationen (aq)

22 3. Nachweise und Eigenschaften von Salzen 3.2 Anionen A) Salze der Halogensäuren

23 Allgemeines zu Fluoriden, Iodiden und Chloriden Verwendung: Natriumchlorid Ammoniumchlorid Natriumfluorid Natriumiodid und Kaliumiodat Physiologisches: Iodid und Iodat wird zum Aufbau der Schilddrüsenhormone benötigt 3.2 Anionen

24 +5 -1 ± 0 IO 3 - (aq) + 5 I - (aq) + 6 H + (aq) 3 I 2 + 3 H 2 O aus KI Es bilden sich Polyiodide ([I 3 ] -, [I 5 ] -,...) z.B.: I 2 + I - (aq) [I 3 ] - (aq) Iod-Stärke-Einschlussverbindung (CT- Komplex, blau) Versuch 5: Iodatnachweis im Speisesalz 3.2 Anionen

25 3. Nachweise und Eigenschaften von Salzen 3.2 Anionen B) Salze der Kohlensäure

26 Allgemeines zu Carbonaten Verwendung: Natriumcarbonat = Soda Kaliumcarbonat = Pottasche Ammoniumcarbonat = Hirschhornsalz Calciumcarbonat = Kalk Natriumcarbonat = Natron 3.2 Anionen

27 Versuch 6a: Warum schäumt Brause? NaHCO 3 (s) + C 6 H 8 O 7 (s) Natron Citronensäure Na + (aq) + C 6 H 7 O 7 - (aq) + CO 2 (g) ↑ + H 2 O Natriumcitrat Versuch 6b: Welches Gas entsteht dabei? H2OH2O 3.2 Anionen

28 Demo 2: Feuerlöscher Demo 3: Backpulver-Rakete Wo kann man sich diese Reaktion noch zu nutzen machen? 3.2 Anionen

29 5 4 3 2 1

30 Neben dem normalen Backpulver (Inhaltsstoff hauptsächlich NaHCO 3 ) gibt es: Pottasche (K 2 CO 3 ) Hirschhornsalz ((NH 4 ) 2 CO 3 ) Weitere Backpulver: } für Flachgebäck (z.B.: Lebkuchen) 3.2 Anionen

31 Bei 58 ºC zersetzt sich Hirschhornsalz: (NH 4 ) 2 CO 3 (s) 2 NH 3 (g) ↑ + CO 2 (g) ↑ + H 2 O (g) ↑ Kohlenstoffdioxid-Nachweis: CO 2 (g) + Ca 2+ (aq) + 2 OH - (aq) H 2 O + CaCO 3 (s) ↓ Ammoniak-Nachweis: NH 3 (g) ↑ + H 2 O NH 4 + (aq) + OH - (aq) Rotkohlsaftlösung: grün Versuch 7: Woher Amerikaner ihren Namen haben 3.2 Anionen

32 3. Nachweise und Eigenschaften von Salzen 3.2 Anionen C) Salze der Phosphor- und Salpetersäure

33 Allgemeines zu Phosphaten und Nitrate Verwendung: Kalium-, Ammonium- und Natriumnitrat Silbernitrat (Höllenstein) Nitritpökelsalz Verschiedene Phosphate Dinatriumdihydrogendiphosphat (E450 a) 3.2 Anionen

34 Nitrate im Trinkwasser Gefahren: Speichel Amine des Magens Nitrat Nitrit Nitrosamine (krebserregend) 3.2 Anionen

35 Problematik von Phosphaten: Eutrophierung Eutrophierung (Überdüngung) der Gewässer: Gegenmaßnahme: weniger Phosphate in Waschmitteln, Dünger etc. Heute: Zeolithe 3.2 Anionen

36 In saurer Lösung liegt hauptsächlich H 2 PO 4 - vor PO 4 3- (aq) + H 3 O + (aq) HPO 4 2- (aq) + H 2 O HPO 4 2- (aq) + H 3 O + (aq) H 2 PO 4 - (aq) + H 2 O H 2 PO 4 - (aq) + 22 H + (aq) + 3 NH 4 + (aq) + 12 [MoO 4 ] 2- (aq) (NH 4 ) 3 [P(Mo 3 O 10 ) 4 ] (s) ↓ + 12 H 2 O Ammoniummolybdophosphat gelb Versuch 8: Phosphate im Düngemittel 3.2 Anionen

37 4. Schulrelevanz

38 Thema Salze laut G8-Lehrplan (Jahrgangsstufe 8): Pflichtthemen: chemische Eigenschaften Bedeutung für den Alltag Entstehung von Salzen Ionen als Ladungsträger, Ionenbindung Elektrolyse 4. Schulrelevanz

39 Folgendes sollen die Schüler dabei kennenlernen: Ionen als Bestandteile von Salzlösungen Ionen als Bausteine von Salzkristallen Beziehungen zwischen Strukturen der Stoffe und ihren Eigenschaften (durch Elektrolyse) Umweltproblematik Fazit: Verwendet man in der Schule Salze aus dem Haushalt, so schafft man für die Schüler einen Alltagsbezug schnelleres Erfassen und Merken 4. Schulrelevanz

40 Danke fürs Zuhören und Zusehen