Arbeitsblatt: Skript_SäurenundLaugen

Säuren und Laugen 3. Sekundarschule Schuljahr 2009 2010, 2. Semester Fach: Naturlehre 1000 Dosen und Flaschen Interessante Stoffe begegnen uns im Haushalt an vielen Stellen. Die Etiketten von Flaschen und Dosen verraten, womit wir es zu tun haben. Also das war schon unglaublich, was da beim Ausräumen von Grossmutter Ruths Keller zusammenkam: Farbdosen mit eingetrockneten Resten, irgendwelche Lösungsmittel mit verrosteten Behältern, Glasflaschen mit geheimnisvollen Aufschriften und stechend riechenden Flüssigkeiten, jede Menge Putzmittel und eine Schuhschachtel mit alten Medikamenten. Vater packte alles in seinen kleinen Lieferwagen und fuhr die übel riechende Fracht in die nächste Apotheke, wo er alles abgeben konnte. Selbst der Apotheker hatte einige Mühe, all den Müll in die richtigen Behälter zu sortieren. Tägliche Begleiter im Haushalt Grossmutter Ruths „Chemikalienlager war vielleicht besonders reichhaltig, doch wer sich im eigenen Haushalt umsieht, der wird ebenfalls jede Menge interessanter Stoffe entdecken: Da sind diverse Putzmittel ganz oben im Küchenschrank aufgereiht, auf der Waschmaschine steht natürlich mindestens eine Waschmittelpackung, Cremes und andere Körperpflegemittel finden sich im Bad und Reste von Farben und Lösungsmittel von der letzten Streichaktion im Keller. Auch Medikamente sind chemische Verbindungen – das berühmte Vitamin C, mit dem nicht nur viele Fruchtsafthersteller werben, ist nichts anderes als eine Säure, die Ascorbinsäure. Selbst vor der Küche macht die Chemie nicht Halt: Essiggurken erhalten, wie der Name schon sagt, erst durch Essigsäure ihren Geschmack und ihre Haltbarkeit. Und wer auf Konservendosen auch das Kleingedruckte aufmerksam liest, wird feststellen, dass dort Namen wie Phosphorsäure oder Benzoesäure als Konservierungsmittel aufgelistet sind. Manche Stoffe und Stoffgemische sind im Haushalt tägliche Begleiter, die wir nicht mehr missen wollen. Sie können wie die Wasch- und Putzmittel Schmutz lösen oder wie die Essigsäure Lebensmittel konservieren. Und sie können als Medikamente Schmerzen lindern. Aber sie können auch Schmerzen auslösen, nämlich dann, wenn wir nicht sorgfältig und mit der notwendigen Vorsicht mit ihnen umgehen. Hast du mit chemischen Stoffen zu tun, dann achte deshalb unbedingt auf das Etikett der Dose, Flasche oder Schachtel. Dort stehen wichtige Hinweise zur Gefährlichkeit des betreffenden Stoffes, ob er beispielsweise leicht brennt, giftig ist oder bei Berührung die Haut reizt. Die entsprechenden Gefahrensymbole geben darüber Auskunft – es gibt nicht nur den berühmten Totenschädel, der als eindrucksvolles Symbol für giftige Stoffe steht! Jeder Haushalt ist gesetzlich verpflichtet, auf etwaige Gefahren beim Umgang mit dem Stoff aufmerksam zu machen. Wichtig sind für uns natürlich nicht nur die Gefahrenhinweise, sondern auch, welche Eigenschaften ein Stoff hat und wie wir diese am besten nutzen können. Recherchehausaufgabe Schau dich bei dir zu Hause um. Suche Produkte, auf denen ein Gefahrensymbol (oder sogar mehrere Symbole) zu sehen sind. Du musst fünf Produkte suchen. a.) Liste die gefundenen Stoffe in der folgenden Tabelle auf. Notiere auch, welche Gefahrenbezeichnung der Stoff aufweist. Produkt aus dem Haushalt Gefahrenbezeichnung 1. 2. 3. 4. 5. b.) Bring bitte in die nächste Chemielektion ein Produkt mit, um es deinen Mitschülern und Mitschülerinnen zu zeigen. Getränke und Nahrungsmittel untersuchen Säuren und Laugen kommen überall vor. Hier prüfst du mit deiner Zunge Nahrungsmittel. 1. Aufgabe: Prüfe die Getränke und Lebensmittel nach ihrem Geschmack und klassiere sie in deiner Tabelle. Dabei bedeuten stark (süss, sauer, herb/bitter oder salzig) mittel (süss, sauer, herb/bitter oder salzig) schwach (süss, sauer, herb/bitter oder salzig) Getränke und Nahrungsmittel Schweppes Bitter Lemon süss sauer herb, bitter salzig seifig Zitronensaft Orangensaft Laugenbrezeln (Salzkörner entfernt) Coca Cola Schwarztee ungesüsst Information: Säuren sind Nahrungsmittel. Bestandteile Säuren vieler machen Früchte und Nahrungsmittel anderer, sauer schmeckender auch haltbar. Autobatterien funktionieren erst, wenn sie mit verdünnter Schwefelsäure gefüllt werden. Säuren sind Rohstoffe für die Herstellung vieler Stoffe: Arzneien, Dünger, Waschmittel, Farbstoffe. Bei der Herstellung vieler Stoffe, die uns im Alltag begegnen, spielen auch Laugen eine wichtige Rolle. Beispielsweise können Seife und Papier ohne Laugen nicht hergestellt werden. Das vergess ich dir nie! Säuren und Laugen kommen überall vor. Auch du hast schon mit ihnen Bekanntschaft gemacht. Hier erinnerst du dich an Alltagserlebnisse mit diesen Stoffen. 2. Aufgabe: Wähle eine der beiden folgenden Situationen aus und verfasse einen kurzen Bericht über das entsprechende Erlebnis. 1. Situation: Du schälst ohne Brille und mit rissigen Fingern eine Orange, eine Mandarine, eine Grapefruit oder eine Zitrone. 2. Situation: Beim Duschen oder Baden kommt dir Seife in die Augen oder in den Mun Ein ganz spezieller Saft Rotkrauttest statt Zungentest Probiere doch einmal nacheinander Zitronensaft, Äpfel, Joghurt und saure Cola. Kannst du die Lebensmittel so ohne weiteres nach ihrem Säuregehalt einordnen? Das Abschmecken scheint wenig geeignet zu sein, geringere Säureunterschiede zu bestimmen. Und sobald unbekannte Substanzen getestet werden müssen, ist dieser Test sogar sehr gefährlich. Starke Säuren wie zu Beispiel die Salzsäure dürfen wir auf keinen Fall trinken. Daher ist es einfacher und vor allem ungefährlicher, den Säuregehalt aber auch den Laugengehalt mit Hilfe von Farbstoffen zu bestimmen. Diese Farbstoffe werden Indikatoren genannt. Einige Pflanzen, wie zum Beispiel Rotkraut, enthalten solche Farbstoffe. Auftrag: Führe die folgenden vier Versuche durch und halte die Rotkohlsaftfarbe in der Tabelle fest. 1. Versuch: Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit Rotkohlsaft und gib einige Tropfen Zitronensaft hinzu. 2. Versuch: Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit Rotkohlsaft und gib einige Tropfen Fensterputzmittel hinzu. 3. Versuch: Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit Rotkohlsaft und gib einige Tropfen Flüssigwaschmittel hinzu. 4. Versuch: Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit Rotkohlsaft und gib einige Tropfen Coca Cola hinzu. 5. Versuch: Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit Rotkohlsaft und gib einige Tropfen Salzsäure hinzu. Rotkohlsaftfarbe ohne Zusatz mit Zitronensaft mit Fensterputzmittel Flüssigwaschmittel Coca Cola Salzsäure Merke: Universalindikator Säuren und Laugen kommen in unserem Alltag häufig vor. Die meisten Säuren und Laugen sind jedoch nicht geniessbar. Sie wirken ätzend und sind giftig. Sie können schwere Verletzungen von Haut und Augen aber auch im Mund, in den Atemwegen und im Verdauungstrakt hervorrufen. Wegen dieser gefährlichen Eigenschaften darf die Geschmacksprobe nur in Ausnahmefällen gemacht werden. Um Säuren und Laugen dennoch nachweisen zu können, hat der Chemiker spezielle Mittel entwickelt, nämlich die „Säure-Laugenanzeiger. Chemiker nennen sie Indikatoren. Es gibt Stoffe, die Säuren und Laugen anzeigen: Der braune Farbstoff des Schwarztees verändert sich nach gelb, wenn man Zitronensaft zugibt. Eine Farbänderung kann man auch beobachten, wenn Rotkohlsaft mit Essig versetzt wird. Chemiker verwenden sogenanntes Universalindikatorpapier, welches mit verschiedenen Indikatoren getränkt ist. Wird es mit etwas Säure oder Lauge angefeuchtet, so ändert sich seine Farbe. Die Farbskala des Universalindikators Die unterschiedliche Farbtönung erlaubt eine Aussage über die Stärke einer Säure oder einer Lauge. Die Farbskala ist einer Zahlenskala zugeordnet, die pH-Skala. Merke: Der pH-Wert von Säuren liegt zwischen (stark sauer) und (leicht sauer). Der pH-Wert von Laugen liegt zwischen (stark basisch) und (leicht basisch). Der pH-Wert 7 bedeutet (z.B. reines Wasser). Notiere für jeden pH-Wert ein Stoff als Beispiel. pH-Wert 0: pH-Wert 1: pH-Wert 2: pH-Wert 3: pH-Wert 4: pH-Wert 5: pH-Wert 6: pH-Wert 7: pH-Wert 8: pH-Wert 9: pH-Wert 10: pH-Wert 11: pH-Wert 12: pH-Wert 13: pH-Wert 14: Vorsicht, Säuren und Laugen sind aggressive Stoffe! Säuren und Laugen können sehr gefährlich sein, sie können Stoffe zersetzen und Gewebe zersetzen. Sie können schwere Verletzungen von Haut und Augen aber auch im Mund, in den Atemwegen und im Verdauungstrakt hervorrufen. Es ist deshalb wichtig, dass du weißt, wie man mit Säuren und Laugen umgeht. Versuch: Vor 24 Stunden wurden auf kleine Stücke von Apfel, Kartoffel, Fleisch, Stoff, Papier und ein Stück Zucker einige Tropfen konzentrierte Schwefelsäure. Wie sehen die Proben aus? Beschreibe in der folgenden Tabelle. So wirkt Säure auf Apfel, Kartoffel, Fleisch, Stoff, Papier und Zucker. Schwefelsäure Apfel Kartoffel Fleisch Stoff Papier Zucker Echt ätzend! Säuren können ätzend wirken. Daher muss man im Umgang mit ihnen besondere Vorsicht walten lassen. Ist Putzen im Bad angesagt, greifen die meisten „Putzteufel zu Gummihandschuhen, bevor sie sich mit Essigreiniger oder anderen Mitteln an die Arbeit machen. Für die Hände ist es auf jeden Fall zu empfehlen, denn Essigsäure greift nicht nur die Kalkflecken im Waschbecken, sondern auch die Haut an. Schwefelsäure zerstört nicht nur Kleidung, sondern verätzt auch die Haut, wenn wir mit ihr in direkten Kontakt kommen. Aber zum Glück gibt es auch Materialien, die von den gebräuchlichen Säuren nicht angegriffen werden – Glas zum Beispiel. Daher werden viele Säuren in Glasflaschen aufbewahrt. Auch viele Arbeitsgeräte in Labors bestehen aus Glas, beispielsweise Kolben, Reagenz- und Bechergläser. Vom richtigen Umgang mit Säuren Ob nun im Unterricht oder im Haushalt: Wer mit Säuren unsachgemäss umgeht, riskiert gefährliche Verletzungen (Verätzungen). Eine Rötung der Haut ist dabei erst der Anfang: Je nach Säure kann es auch zu richtigen Wunden kommen, denn Säure zerstört unsere Haut. Die Augen sind durch Spritzer besonders gefährdet. Daher gilt im Umgang mit Säuren: Immer eine Schutzbrille tragen und je nach Experiment auch einen Arbeitsmantel und Schutzhandschuhe. Auch darf man bei Säuren auf keinen Fall seine Nase direkt die Flasche halten, denn durch den stechenden Geruch kann einem dabei im wahrsten Sinne des Wortes die Luft wegbleiben. Dabei verbindet sich nämlich das aufsteigende Gas mit dem Wasser auf unseren Nasenschleimhäuten zu Säure. Also – wenn überhaupt – nur vorsichtig mit der Hand den Geruch zufächeln! Erste Hilfe durch verdünnen Wie stark eine Säure ist, das hängt nicht nur von der Art der Säure, sondern auch von ihrer Konzentration ab. In der Schule werden vorwiegend verdünnte Säuren eingesetzt. Will man im Labor aus konzentrierter Säure eine verdünnte Säure herstellen, ist besondere Vorsicht notwendig: Die Säure wird tropfenweise zum Wasser gegeben und niemals umgekehrt. Sonst erwärmt sich die Mischung zu stark und die Flüssigkeit kann spritzen. Je stärker die Säure mit Wasser verdünnt wird, desto schwächer in ihrer Wirkung und desto ungefährlicher ist sie auch. Dieses Prinzip nutzt die erste Hilfe im Labor: Wenn Säure auf die Haut oder in die Augen gelangt, muss die betroffene Stelle sofort unter dem fliessenden kalten Wasser gespült werden. Vom Rohrreiniger zur Bretzel Was haben Abflussreiniger und Laugenbrezel gemeinsam? Ihre Eigenschaften – hier die ätzende Wirkung – dort das appetitliche Aussehen – verdanken sie dem gleichen Stoff. Mal ehrlich: Wer klaubt ausgekämmte Haare schon immer sorgfältig aus dem Waschbeckenausguss und wirft sie in den Mülleimer? Und mit den Bratfettresten vom Sonntagsschnitzel nehmen wir es doch auch nicht so genau – sie werden schnell in die Spüle entsorgt, die paar Tropfen werden ja nicht gleich Schaden anrichten Nach einer gewissen Zeit werden wir dann meist unangenehm an unsere kleinen Sünden erinnert: Das Wasser kann nicht mehr abfliessen, im Abfluss haben sich die berüchtigten Klumpen gebildet. Wenn es zu solch einer Verstopfung gekommen ist, dann sollte man immer zuerst zur guten alten Gummi-Saugglocke greifen. Sie hilft in den allermeisten Fällen weitaus schneller und umweltschonender als die chemischen Mittel, die Laugen in konzentrierter Form enthalten. Lauge räumt den Abfluss frei Wie Säuren können auch Laugen den Schmutz ganz schön kräftig zusetzen. Meist riechen nur wenige Körnchen eines Abflussreinigers aus, um das Rohr wieder frei zu bekommen. Was in der Kunststoffdose drin ist, verrät ein Blick auf das Etikett: Am weitesten verbreitet sind Reiniger, die ein Gemisch aus Natriumhydroxid und Aluminiumsplittern enthalten. Natriumhydroxid – das sind kleine weissliche Plätzchen. Werden sie mit etwas Wasser in das verstropfte Rohr geben, dann entsteht die ätzende Natronlauge. Laugen wirken also so, wie die Säuren, ätzend. Einen wichtigen Unterschied zeigt allerdings der Indikator „Rotkohlsaft. Dieser färbt sich nun nicht mehr wie bei einer Säure rot, sondern blau. Die Lauge reagiert basisch, wie man auch sagt. Bei dieser Reaktion wird ordentlich Wärme frei. Und die hilft bei der Reinigung des verstopften Rohres kräftig mit. Im Handumdrehen wirken die chemischen Heinzelmännchen aber nicht. Eine halbe Stunde braucht die Natronlauge meist schon, um ein verstopftes Rohr freizuätzen. Und umweltfreundlich ist die chemische Keule auch nicht – denn die verbrauchte Natronlauge landet schliesslich im Abwasser. Aus diesem Grund sollte man auch keineswegs regelmässig, sozusagen aus Vorsorge, den Abfluss behandeln. Es kann sogar eine böse Überraschung geben, wenn man zu viele der kleinen Plätzchen in den verstopften Abguss schaufelt: Natriumhydroxid zieht nämlich sofort Wasser an und verklumpt dann leicht zu einer festen, fast undurchdringlichen Masse. Dann hilft meist nur noch eine Spezialspirale, die aber in der Regel nur ein Klempner oder professioneller Rohrreinigungsdienst hat. Und das wird dann Teuer. Aber Natronlauge kann auch Aroma und Geschmack geben – nämlich auf leckerem Laugengebäck. Dort wird sie, allerdings stark verdünnt, direkt vor dem Backen auf Bretzel und Brötchen aufgetragen. Im Backofen bildet sich dann durch chemische Reaktionen zwischen der Lauge und den Stoffen aus dem Teig nicht nur der würzige Geschmack, sondern auch die glatte, tiefbraune Oberfläche. Ofenfrisch warm schmecken die Brezel allemal am besten – guten Appetit! Verhängnisvoller Schluck Immer wieder passieren im Haushalt schlimme Unfälle, weil Haushaltsreiniger oder Lösungsmittel, ja manchmal sogar Salzsäure oder Natronlauge in Mineralwasserflaschen abgefüllt werden. Selbst wenn man mit einem dicken Stift auf das Etikett schreibt, was in der Flasche drin ist, bietet das noch keine Sicherheit. Darum darf man auf keinen Fall ätzende, brennbare oder giftige, also in irgendeiner Form gefährliche Flüssigkeiten in Sprudelflaschen abfüllen. Die Gefahr einer Verwechslung wäre viel zu gross: Wer Durst hat und eine Sprudelflasche ansetzt, der schaut kaum auf das Etikett. Gross ist die Verwechslungsgefahr auch bei Spülmitteln, vor allem für Geschirrspülmaschinen. Die verlockende Zitrone auf dem Etikett kann nicht nur Kleinkinder verführen, einen Schluck aus der Flasche zu nehmen. Die Folgen sind oft genug fatal: Besonders in der Speiseröhre kann die Flüssigkeit tiefe Wunden verursachen, die nur schwer abheilen und dabei komplizierte Narben bilden können. Als erste Massnahme nach einer solchen Verätzung sollte der Verletzte viel Wasser trinken, aber auf keinen Fall Milch. Und ja nicht erbrechen lassen, denn dann verletzt die Flüssigkeit die Speiseröhre ein zweites Mal. Der Arzt muss auf jeden Fall gerufen werden. Kleinkind mit Verätzungen ins Krankenhaus gebracht Zu einem folgeschweren Haushaltunfall kam es am vergangenen Wochenende bei Familie A. im Bachmätteliquartier. Die zwei Jahre alte Tochter Lisa hatte – für einige Minuten unbeaufsichtigt – in der Küche gespielt und dabei eine Flasche Backofenreiniger entdeckt. Durch das bunte Etikett angelockt trank sie einen Schluck des scharfen Reinigungsmittels. Die Eltern informierten sofort den Notarzt. pHWerte von Getränken, Nahrungsmitteln, Putzmitteln und Seifen Aufgabe: Gib die folgenden Stoffe in Reagenzgläser. Bestimme nun mit Universalindikatorstreifen die pH-Werte dieser Stoffe. Stelle an Hand des pH-Wertes fest, ob es sich um eine Säure oder um eine Lauge handelt. pH-Wert Seife Milch Orangensaft Shampoo Coca Cola Fensterputzmittel Salzsäure Flüssigwaschmittel Zitronensaft Wasser Säure (Ja, Nein?) Lauge (Ja, Nein?) Verkalkte Pfannen – was macht die Mutter damit? Auftrag: Führe die beiden Versuche durch und löse die Aufgabe sauber auf ein Zusatzblatt. Hier lernst du weitere Wirkungen von Säuren kennen. 1. Versuch: Lege je ein Stück Kalk in ein Becherglas mit Putzessig. Lass diese Versuchsanordnung eine Woche lang stehen. Was beobachtest du nach einer Woche? 2. Versuch: Gib 2 ml Wasser in ein Reagenzglas und dampfe das Wasser über der Bunsenbrennerflamme vorsichtig ein. Halte das Reagenzglas mit der Klammer schräg in die Flamme. Richte die Reagenzglasöffnung nicht gegen Menschen. Was bleibt im Reagenzglas zurück? Gib nun einige Tropfen Putzessig hinzu! Was stellst du fest? 3. Aufgabe: Coca Cola enthält neben einer beachtlichen Menge Zucker auch Koffein, Lebensmittelfarbstoffe, Aromastoffe und Kohlen- und Phosphorsäure. Während des Vietnamkrieges leerten amerikanische Soldaten Millionen von ColaBüchsen. Bei Kriegsende hatten viele heimkehrende Soldaten, welche sehr lange am Krieg teilgenommen hatten, ein Loch zwischen den Schaufelzähnen. Kannst du dies erklären? Lernkontrolle „Säuren und Laugen 1. Welche Bedeutung haben diese Warnschilder, die oft auf den Gefässen von Säuren und Laugen zu sehen sind? 2. Viele Säuren und Laugen sind gefährlich. Welche Gefahren treten hauptsächlich bei diesen Stoffen auf? Verbrennungen Verätzungen explosiv leicht entzündbar giftig 3. Nenne zwei Säuren und zwei Laugen, welche besonders gefährlich sind! 4. Welche Vorsichtsmassnahmen musst du minimal treffen, wenn du im Labor mit Säuren oder Laugen arbeitest? 5. Wie entsorgst du Säure- oder Laugenreste, die du nicht mehr weiterverwenden kannst? Notiere dir maximal fünf Merkpunkte zur Überschrift. „Das will ich unbedingt über Säuren und Laugen wissen, weil es mich beeindruckt hat! Versuchsprotokoll Thema: Problemstellung: Geräte: Chemikalien: Durchführung: Beobachtung: Auswertung: Lernziele für die Prüfung „Säure und Laugen 1. Du kennst zwei natürliche Indikatoren für Säuren und Laugen. 2. Du kannst die pH-Skala skizzieren. 3. Du weißt, in welchem Bereich der pH-Wert von Säuren beziehungsweise von Laugen liegt. 4. Du kennst den pH-Wert von neutralen Stoffen wie z.B. von Wasser. 5. Du kannst einschätzen, ob es sich bei einem Lebensmittel, einer Chemikalie oder einem Reinigungsmittel um eine Säure oder um eine Lauge handelt. 6. Du kennst einige Gefahren von Säuren und Laugen und kannst einige Grundregeln im Umgang mit diesen Stoffen nennen. 7. Du weißt, was zu tun ist, wenn jemand trotzdem etwas Säure oder Lauge auf der Haut beziehungsweise in den Augen hat. 8. Du kennst zwei besonders gefährliche Säuren beziehungsweise besonders gefährliche Laugen. 9. Du kannst erklären, wie ein Chemiker herausfindet, ob es sich bei einem Stoff um eine Säure oder um eine Lauge handelt. 10. Du kannst eine Liste von Säuren und Laugen bezüglich ihres pH-Wertes ordnen. 11. Du kannst erläutern, wie man eine verkalkte Pfanne wieder sauber kriegt. 12. Du kannst erklären, was beobachtet werden kann, wenn man Zucker und Schwefelsäure reagieren lässt. 13. Du kennst die vier Gefahrensymbole inklusive Kennbuchstaben, welche oft auf den Gefässen von Säuren und Laugen zu sehen sind. 14. Du kannst beschreiben, wie man vorgehen muss, wenn eine Lauge oder eine Säure verdünnt werden soll. (Merksatz: Zuerst das Wasser, dann die Säure, sonst passiert das Ungeheure.) Steckbrief Säuren Farbe: Geruch: Geschmack: Sonstige Eigenschaften: Steckbrief Nachweis: Laugen Farbe: Geruch: Geschmack: Sonstige Eigenschaften: Nachweis: