Neutralisation und Salzbildung

Neutralisation und Salzbildung Übung

• Beschrifte die Neutralisationsreaktion.

  Tipps

  Eine saure Lösung besitzt einen pH < 7.

  Lösung

  Allgemein betrachtet reagieren bei einer chemischen Neutralisation eine Säure und eine Base miteinander und es entsteht ein Salz und Wasser.

  Bei jeder Neutralisation entsteht Wasser.

  Wenn beide Stoffe im stoffmengengleichen Verhältnis reagieren, ist die Lösung am Ende neutral – sie hat dann einen pH-Wert von 7.

  Das entstehende Salz bleibt in der Lösung gelöst oder fällt ggf. als Feststoff aus.

• Beschreibe die einzelnen Schritte der Neutralisation am Beispiel der Reaktion von Salzsäure (HCl) und Natronlauge (NaOH).

  Tipps

  Das ist ein Proton: $\ce{H^+}$.

  Natrium ist ein Metall.

  Lösung

  Die folgenden Schritte zeigen dir die Neutralisationsreaktion von Salzsäure und Natronlauge. Dabei entsteht Natriumchlorid (NaCl), also Kochsalz – ein für uns Menschen sehr wichtiger Mineralstoff.

  1.$~$ Säuren wie Salzsäure (HCl) dissoziieren in Protonen, also Wasserstoffionen ($\ce{H^+}$), die in Wasser als Oxoniumionen ($\ce{H3O^+}$) vorliegen, und den Säurerest: $\ce{HCl -> H^+ + Cl^-}$

  2.$~$ Basen wie Natriumhydroxid (NaOH) dissoziieren in Hydroxidionen und das Natriumkation, also das Metallkation: $\ce{NaOH -> OH^- + Na^+}$

  3.$~$ Bei der Neutralisation ergänzen sich Wasserstoffionen und Hydroxidionen zu Wasser: $\ce{H^+ + OH^- -> H_2O}$

  4.$~$ Das Natriumion der Base und das Chloridion der Säure bilden zusammen das Salz: $\ce{Na^+ + Cl^- -> NaCl}$

• Erkläre die Neutralisationsreaktion von Kohlenstoffdioxid durch Atemkalk beim Tauchen näher.

  Tipps

  Beim Ausatmen während des Tauchens entsteht in der feuchten Atemluft: $\ce{CO2 + H2O -> H2CO3}$

  Lösung

  Beim Tauchen sammelt sich Kohlenstoffdioxid ($\ce{CO2}$) in der Atemluft an. Es reagiert in den Atemwegen mit Wasser zu Kohlensäure ($\ce{H2CO3}$) – eine schwache Säure, die in hoher Konzentration gesundheitsschädlich ist.

  Mit einem spezielle Filter, dem Atemkalk, kann das Kohlenstoffdioxid aus der Atemluft herausgefiltert werden. Diese Neutralisationsreaktion beruht auf der basischen Wirkung von beispielsweise Natriumhydroxid, $\ce{NaOH}$.

  Im Filter passiert dabei Folgendes: Die bei der Atmung aus dem Kohlenstoffdioxid entstandene Kohlensäure reagiert mit dem Natriumhydroxid zu Natriumcarbonat (Salz) und Wasser:

  $\ce{H2CO3}$ + $\ce{2}$ $\ce{NaOH}$ $\ce{->}$ {$\ce{Na2CO3}$} + $\ce{2}$ $\ce{H2O}$

  Ein Indikator im Filter zeigt durch eine Farbänderung, ob die neutralisierende Wirkung noch vorhanden ist. Wenn sich der Filter verfärbt, ist die Base verbraucht – die Kohlensäure kann dann nicht mehr neutralisiert werden.

• Ergänze die Salze typischer Neutralisationsreaktionen, die im Alltag eine Rolle spielen.

  Tipps

  Eine Antwort ist falsch und bleibt übrig.

  Lösung

  Im Folgenden findest du die vollständige Neutralisationsreaktion der verschiedenen Beispiele aus dem Alltag:
  
  1.$~$ Neutralisationsreaktion Atemkalk:
  $\ce{H2CO3}$ + $\ce{2}$ $\ce{NaOH}$ $\ce{->}$ $\ce{Na2CO3}$ + $\ce{H2O}$
  
  2.$~$ Neutralisationsreaktion Antazida:
  $\ce{2}$ $\ce{HCl}$ + $\ce{Mg(OH)2}$ $\ce{->}$ $\ce{MgCl2}$ + $\ce{2}$ $\ce{H2O}$
  
  3.$~$ Neutralisationsreaktion Entkalken:
  $\ce{2}$ $\ce{CH3COOH}$ + $\ce{CaCO3}$ $\ce{->}$ $\ce{Ca(CH3COO)2}$ + $\ce{H2O}$ + $\ce{CO2}$

• Bestimme, welches Alltagsprodukt nicht als Ausgangsstoff an Neutralisationsreaktionen teilnimmt.

  Tipps

  Die chemischen Reaktionen von Backpulver beim Backen, Atemkalk beim Tauchen und Antazida bei Sodbrennen beruhen auf ihren jeweiligen basischen Eigenschaften.

  Lösung

  Backpulver, Atemkalk und Antazida enthalten jeweils eine Base, die eine Neutralisationsreaktion eingeht:

  1.$~$ Backpulver enthält meist Natriumhydrogencarbonat $\ce{(NaHCO3)}$, das mit Säuren wie Zitronensäure reagiert und Kohlenstoffdioxid $\ce{(CO2)}$ freisetzt. Dies führt dazu, dass Teige beim Backen aufgehen, da neben der Neutralisationsreaktion auch noch eine Gasentwicklung stattfindet.

  2.$~$ Atemkalk besteht unter anderem aus Natriumhydroxid $\ce{(NaOH)}$. Es dient der Bindung von Kohlenstoffdioxid $\ce{(CO2)}$ in Atemschutzgeräten.

  3.$~$ Antazida enthalten Basen wie Magnesiumhydroxid $\ce{(Mg(OH)2)}$, die überschüssige Magensäure (HCl) neutralisieren und so gegen Sodbrennen helfen.

  4.$~$ Kochsalz hingegen geht keine Neutralisationsreaktion ein, sondern ist deren Ergebnis.

• Ermittle die Neutralisationsreaktionen.

  Tipps

  Eine Neutralisationsreaktion ist die Reaktion einer Säure mit einer Base zu Salz und Wasser.

  Lösung

  Bei den folgenden Neutralisationsreaktionen reagieren eine Säure und eine Base miteinander. Dabei entstehen ein Salz und Wasser:

  
  
  $\ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O}$

  $\ce{KOH + HNO3 -> KNO3 + H2O}$

  $\ce{Ca(OH)2 + 2 HCl -> CaCl2 + 2 H2O}$
  
  Folgende Reaktionen sind daher keine Neutralisationsreaktionen:
  
  $\ce{H2CO3 -> CO2 + H2O}$ -> Zerfall von Kohlensäure

  $\ce{2 Mg + O2 -> 2 MgO}$ -> Verbrennung von Magnesium (Oxidation)

  $\ce{Mg + 2 HCl -> MgCl2 + H2}$ -> Säure-Metall-Reaktion (Redoxreaktion)