2.2 Säure-Base-Konzepte im Überblick Flashcards
Welche Lehrer*innenversuche gibt es zum Thema “Säure-Base-Konzepte im Überblick”?
- Elektrolyse von verdünnter Salzsäure
- Saure Lösung durch Nichtmetalloxide
- Reaktion von konzentrierter Salzsäure mit konzentriertem Ammoniak
- Bildung einer sauren Lösung durch Chlorwasserstoff-Gas in Wasser
Welche Schüler*innenversuche gibt es zum Thema “Säure-Base-Konzepte im Überblick”?
- Natriumhydroxid und Ammoniak im Vergleich
- Indikatoren und ihre Farbänderung
- Mischen von sauren und basischen Lösungen
- Alkalische Lösungen durch Metalloxide
Weshalb ist das Thema “Säure-Base-Konzepte im Überblick” relevant für Schüler*innen?
- Alltag: Umgangssprache, Essigsäure, Zitronensäure, Kohlensäure, Cola (Phosphorsäure), Seife, Spülmittel, Laugenbrezel
In welcher Reihenfolge wurden die Verschiedenen Säure-Base-Konzepte entwickelt?
- Robert Boyle Mitte 17. Jhd
- Antoine Lavoisier Ende 18. Jhd
- Svante Arrhenius Beginn des 20. Jhd
- Nicolaus Brönsted und Thomas Lowry 1923
- Lewis
Welches Hintergrundwissen ist für das Thema “Säure-Base-Konzepte im Überblick” nötig?
- Säure-Base-Konzepte nach Boyle, Lavoisier, Arrhenius, Brönsted/Lowry, (Lewis)
- Indikatoren und ihre Farbänderung (Rotkohlsaft, Phenolphthalein, Universalindikator, usw.)
- Chlorproblem (Widerspruch zu Lavoisier)
- Basizität von Ammoniak (Widerspruch zu Arrhenius)
- Aufstellen von Reaktionsgleichungen (Formelsprache)
Was ist das Säure-Basen-Konzept nach Boyle?
- formulierte erste gemeinsame Eigenschaften von sauren und basischen Lösungen
- Definition beruht auf der phänomenologischen Ebene - Säuren färben Pflanzenfarbstoffe in bestimmter Weise und können wasserunlösliche Stoffe wie Kreide, Zink usw. unter Aufbrausen auflösen
- Eigenschaften gehen durch die Zugabe von Alkalien verloren
Was ist das Säure-Basen-Konzept nach Lavoisier?
- Nichtmetalloxiden und Wasser reagieren zu Säuren –> alle Säuren enthalten Sauerstoff
- Gibt Säuren, die keinen Sauerstoff enthalten (Salzsäure) –> „Chlor-Problem“
- Annahme, dass Chlor ein Oxid sei
- Basen: Reaktionsprodukte von Metalloxiden mit Wasser
Was ist das Säure-Basen-Konzept nach Arrhenius?
- Ionentheorie: Säuren als Verbindungen, die in wässriger Lösung in Wasserstoff-Ionen und Säurerest-Ionen dissoziieren - Basen: Verbindungen, die in wässriger Lösung in Hydroxid-Ionen und Metall-Ionen dissoziieren
- Stärke einer Säure oder Base ist abhängig davon, in welchem Ausmaß die Verbindung im Wasser dissoziiert –> starke Säure dissoziiert vollständig
- Reaktionsverhalten von Ammoniak nicht erklärt werden (enthält keine Hydroxidionen)
- Beschränkung auf wässrige Lösungen
Was ist das Säure-Basen-Konzept nach Brönstedt/Lowry?
- Säuren Moleküle oder Ionen sind, die Protonen abgeben können
- Basen Moleküle oder Ionen sind, die Protonen aufnehmen können
- Säurestärke = Tendenz Protonen abzugeben
- Basenstärke =Tendenz Protonen aufzunehmen
Welche Versuche können dem Säure-Basekonzept von Boyle zugeordnet werden?
- Indikatoren und ihre Farbänderung
- Mischen von sauren und basischen Lösungen
Welche Versuche können dem Säure-Basekonzept von Lavoisier zugeordnet werden?
- Saure Lösung durch Nichtmetalloxide
- Alkalische Lösungen durch Metalloxide
Welcher Versuch kann beim Übergang von Lavoisier zu Arrhenius helfen?
Elektrolyse von verdünnter Salzsäure
Welcher Versuch kann beim Übergang von Arrhenius zu Brönstedt/Lowry helfen?
Natriumhydroxid und Ammoniak im Vergleich
Welche Versuche können dem Säure-Basekonzept von Brönstedt/Lowry zugeordnet werden?
- Bildung einer sauren Lösung durch Chlorwasserstoff-Gas in Wasser
- Reaktion von konzentrierter Salzsäure mit konzentriertem Ammoniak
Was kann bei dem Versuch “Elektrolyse von verdünnter Salzsäure” gezeigt werden?
- Elektrolyse von verdünnter Salzsäure, um auf das „Chlor-problem“ bei der Definition von Lavoisier Aufmerksam zu machen.
- eignet sich, um den Übergang von Lavoisier zu Arrhenius zu erarbeiten.
Was sind mögliche Lernziele des Versuchs “Elektrolyse von verdünnter Salzsäure”?
Lernziel 1: Die Schüler*innen erläutern, dass das Säure-Base-Konzept nach Lavoisier im Wider-spruch mit Salzsäure (Chlorwasserstoff) steht, da dieses keinen Sauerstoff enthält.
Lernziel 2: Die Schüler*innen stellen eine Hypothese für die Dissoziation von Salzsäure (Chlorwasserstoff) auf, indem sie die Definition für Säuren nach Arrhenius erhalten
Beschreibe den Versuch “Elektrolyse von verdünnter Salzsäure”.
- Gleichspannung, 0,9A
- Knallgasprobe an Kat (H2)
- Anode Gas in Acid-Red Lsg (Chlorgas)
- Gasbildung
- AcidRed entfärbt sich
HCl(g)→H+ (aq)+Cl- (aq)
Kathode (Reduktion):
2 H3O+ (aq) + 2e- → H2 (g)↑ + 2H2O(l)
Anode (Oxidation):
2 Cl- (aq) → Cl2 (g)↑ + 2e-
Welche didaktische Reduktion wird in Bezug auf den Versuch “Elektrolyse von verdünnter Salzsäure” bei der Auswertung vorgenommen?
Hypochlorit-Ionen (ClO-) sind für die Oxidation des Farbstoffes (AcidRed) verantwortlich
Was ist die Funktionsform des Versuchs “Elektrolyse von verdünnter Salzsäure”?
- LV (Chlorgas)
- Problem
Welche Gefahrhinweise sind beim Versuch “Elektrolyse von verdünnter Salzsäure” zu beachten?
- Giftiges Chlorgas entsteht (Tätigkeitsverbot SuS)
- Abzug
Was kann mit dem Versuch “Natriumhydroxid und Ammoniak im Vergleich” gezeigt werden?
- sowohl die Natriumhydroxid-Lösung als auch die Ammoniak-Lösung führt zu einem pinken Farbumschlag des Phenolphtaleins
- Reaktionsverhalten von Ammoniak kann nicht mit dem Konzept nach Arrhenius erklärt werden
- eignet sich für den Übergang von Arrhenius zu Brönsted/Lowry
Was sind mögliche Lernziele des Versuchs “Natriumhydroxid und Ammoniak im Vergleich”?
Lernziel 1: Die Schüler*innen erläutern, dass das Säure-Base-Konzept nach Arrhenius bei Ammoniak nicht angewandt werden kann, da dieses keine Hydroxidionen enthält, welche bei der Dissoziation freigesetzt werden könnten.
Lernziel 2: Die Schüler*innen stellen eine Reaktionsgleichung für die Reaktion von Ammoniak mit Wasser nach Brönsted/Lowry auf.
Beschreibe den Versuch “Natriumhydroxid und Ammoniak im Vergleich”.
- NaOH-lsg und Ammoniak- Lsg in BG
- Phenolphtalein dazu
- Pinkfärbung
- Bildung basische Lösung Ammoniak kann mit Arrhenius nicht erklärt werden –> enthält keine Hydroxid-Ionen
- Säure-Base-Konzept nach Brönsted/Lowry: Ammoniak als Protonenakzeptor und Wasser als Protonendonator. - NH3 (aq) + H2O(l) → NH4+ (aq) + OH- (aq)
Welche Funktionsform hat der Versuch “Natriumhydroxid und Ammoniak im Vergleich”?
- SV
- Problem
Was ist das Lernziel des Versuchs “Indikatoren und ihre Farbänderung”?
Die Schüler*innen definieren unter Anwendung des Säure-Base-Konzeptes nach Boyle, die Fachbegriffe „Säuren“ und „Basen“ anhand des Farbumschlages des Rotkohlsafts, des Universalindikators und des Phenolphtaleins.
Beschreibe den Versuch “Indikatoren und ihre Farbänderung”.
- 3*3 RG mit Wasser
- jeweils zugabe Salzsäure und Natronlauge
- jeweils zugabe Indikator (Rotkohl, Universal, Phenolphtalein)
- Farbumschläge
- Rotkohlindikator: Wasser: violett, Säure: rot, Base: grün/blau
- Universalindikator: Wasser: olivgrün, Säure: rot, Base: blau
- Phenolphtalein: Wasser: farblos, Säure: farblos, Base: pink
Welche Funktionsform hat der Versuch “Indikatoren und ihre Farbänderung”?
- SV
- Erarbeitung
Was ist das Lernziel des Versuchs “Mischen von sauren und basischen Lösungen”?
Die Schüler*innen erklären unter Anwendung des Säure-Base-Konzepts nach Boyle, dass die sauren Eigenschaften von Salzsäure (Chlorwasserstoff) durch die Zugabe von basischen Lösungen (Natron-lauge) aufgehoben werden.
Beschreibe den Versuch “Mischen von sauren und basischen Lösungen”.
- 3 RG, gleiche Menge Salzsäure, Natronlauge und Wasser + Universalindikator
- Säure und Base zusammengeben
- neutral
Was ist die Funktionsform des Versuchs “Mischen von sauren und basischen Lösungen”?
- SV
- Problem
- Bestätigung
Was ist ein Lernziel des Versuchs “Saure Lösung durch Nichtmetalloxide”?
Die Schüler*innen definieren unter Anwendung des Säure-Base Konzepts nach Lavoisier anhand der Reaktion von Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid mit Wasser eine Säure.
Beschreibe den Versuch “Saure Lösung durch Nichtmetalloxide”.
- Verbrennen von C und S in Standzylinder mit Wasser und Indikator drin
- Schwefel: fahl-blauer Flamme, weißer Rauch, Lsg rot
- Kohlenstoff: glüht nur kurz, Lsg. gelb-orange.
Schwefel:
S(s) + O2 (g) → SO2 (g)↑
SO2 (g) + H2O(l) → H2SO3 (aq)
Kohlenstoff:
C(s) + O2 (g) → CO2 (g)↑
CO2 (g) + H2O(l) →H2CO3 (aq)
- Definition nach Lavoisier: Die bei der Verbrennung der Nichtmetalle entstehenden Oxide lösen sich im Wasser und bilden saure Lösungen
Was ist die Funktionsform des Versuchs “Saure Lösung durch Nichtmetalloxide”?
- LV (Schwefelsäure) –> Abzug
- Bestätigung
Welches Lernziel kann durch den Versuch “Alkalische Lösungen durch Metalloxide” erreicht werden?
Die Schüler*innen definieren unter Anwendung des Säure-Base Konzepts nach Lavoisier anhand der Reaktion von Magnesiumoxid und Calciumoxid mit Wasser eine Base.
Beschreibe den Versuch “Alkalische Lösungen durch Metalloxide”.
- 6 RG mit Wasser
- 3 + Mg oxid
- 3 + Ca Oxid
- Phenolphtalein/ Universalindikator in alle
- U = blau
- P = pink
- Metalloxide bilden mit Wasser alkalische Lösungen.
CaO(s)+H2O(l) → Ca(OH)2 (aq)
MgO(s)+H2O(l)→Mg(OH)2 (aq)
- Definition nach Lavoisier: Die Metalloxide lösen sich im Wasser und bilden alkalische Lösungen
Welche Funktionsform hat der Versuch “Alkalische Lösungen durch Metalloxide” ?
- SV
- Bestätigungsexperiment
Was sind mögliche Lernziele des Versuchs “Bildung einer sauren Lösung durch Chlorwasserstoff-Gas in Wasser “?
Lernziel 1: Die Schüler*innen stellen die Reaktionsgleichung für die Bildung von Chlorwasserstoff aus Natriumchlorid und Schwefelsäure auf.
Lernziel 2: Die Schüler*innen erklären anhand des Farbumschlags des Universalindikators, dass Chlorwasserstoff eine Säure ist.
Beschreibe den Versuch “Bildung einer sauren Lösung durch Chlorwasserstoff-Gas in Wasser “.
- Spritze mit konz. Schwefelsäure
- Vergleichsprobe Indikatorlösung
- Schwefelsäure zu NaCl tropfen
- Schaumentwicklung in RG, Lsg mit Indikator wird rot
- Natriumchlorid und konzentrierte Schwefelsäure reagieren zu gasförmigem Chlorwasserstoff und Natriumsulfat:
2 NaCl(s)+ H2SO4 (l) → 2HCl(g) + Na2SO4 (aq) - Protonenübertragung:
HCl(g)+ H2O (l) →H3O+ (aq) + Cl- (aq)
Was ist die Funktionsform des Versuchs “Bildung einer sauren Lösung durch Chlorwasserstoff-Gas in Wasser “?
LV (Chlorwasserstoff)
Erarbeitung
Was ist ein Lernziel des Versuchs “Reaktion von konzentrierter Salzsäure mit konzentriertem Ammoniak”?
Die Schüler*innen erklären unter Anwendung des Säure-Base-Konzeptes nach Brönsted/Lowry., dass es sich bei der Reaktion von Ammoniak und Chlorwasserstoff um eine Protonenübertragungsre-aktion handelt.
Beschreibe den Versuch “Reaktion von konzentrierter Salzsäure mit konzentriertem Ammoniak”.
- 2 kl Uhrgläser in Petrischale
- auf eins Salzsäure, auf eins Ammoniak
- Petrischale schließen
- weißer Rauch entsteht, weißer Feststoff bildet sich
- Protonenübertragung
NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl(s)↓
Was ist die Funktionsform des Versuchs “Reaktion von konzentrierter Salzsäure mit konzentriertem Ammoniak”?
- SV möglich (ESP), aber sehr hohe Konz. –> LV
- Bestätigung / Erarbeitung
