Big Bang HTL 2, Schulbuch

an9my8 86 Bereich Anorganische Technologie und Ökologie (II. Jahrgang, 4. Semester) Säuren und Basen 7 Ob wir in den sauren Apfel beißen, dieser in der Magensäure verdaut wird oder unsere Zellen den Zucker dann zu Essigsäure abbauen, um Energie zu gewinnen, in unserem Körper spielen Säuren eine zentrale Rolle. Wir kennen vom Zitronensaft bis zum Essig unzählige saure Lösungen. Vom Natron im Lebkuchen bis zum Abflussreiniger sind auch Basen alltäglich, wenn vielleicht auch weniger bekannt. Säuren und Basen sind also weder aus unserem Körper, noch aus dem Alltag wegzudenken. Sie spielen sowohl in der Umwelt – als auch in der Technik - eine zentrale Rolle. Ist der Boden eher sauer oder basisch? Das bestimmt, welche Pflanzen darauf wachsen! Ohne Batteriesäure startet das Auto nicht. Mit Hilfe von Säuren werden Leiterplatten für Computer genauso geätzt, wie Offsetplatten für den Zeitungsdruck. Wem fallen noch mehr Anwendungen für Säuren und Basen im technischen Bereich ein? Welche „Chemie“ sich hinter diesen Stoffen versteckt, werden wir in diesem Kapitel erfahren. 7.1 Etwas Entwirrung im Chemie- „Chinesisch“ Definitionen Die Zitrone ist sauer, die Oma macht eine Basenkur und manch- mal sind wir einfach nur sauer auf einen Freund. Die Begriffe Säuren und Basen sind Teil unserer All- tagssprache. Wie sie aber in der Chemie definiert sind, und wie sich diese Definitionen historisch entwickelt haben, wollen wir gleich zum Einstieg mal klären. Die Geschichte Unter dem Begriff „sauer“ verste- hen wir im Alltag vor allem den Geschmack. Einige wissen viel- leicht auch noch, dass Säuren ge- fährlich und ätzend sein können. Viele dieser Stoffeigenschaften der Säuren waren schon vor tau- senden von Jahren bekannt. Erin- nern wir uns nur an Demokrits Atommodell, in dem die Form der Atome für ihre Eigenschaften verantwortlich sein sollte. So sollten laut Demokrit sauer schmeckende Teilchen verwin- kelt und zerklüftet sein. Diese Zacken seien für die ätzende Wirkung verantwortlich. Abb. 7.1: Saure Zitrone Was war vorher, die Säure oder der Sauerstoff? Was wurde also wonach benannt? Ist sauer = sauer oder weicht unser Alltagsbegriff vom Verständnis der Chemiker ab? Ob Zitronen- oder Magensaft – alle Säuren scheinen flüssig zu sein – muss das so sein? Im Bereich der Basen geistern gleich noch mehr Begriffe herum: Etwas ist „basisch“ oder „alkalisch“, man nimmt eine „Base“ oder eine „Lauge“. Schließlich kann man kein Basen-, sondern nur ein Laugenstan- gerl bestellen. Gibt’s da einen Unterschied? F1 F2 F3 F4 Abb. 7.2: Demokrits „saure“ Teilchen. Auch die im 17. und 18. Jahrhundert noch junge Wissenschaft Chemie versuchte die Eigenschaften von Säuren und Basen zu erklären und, mit Hilfe von Experimenten, möglichst viel über diese Stoffe heraus zu finden. Diese Eigenschaften waren schon bekannt: Säuren : – schmecken sauer – ätzen – reagieren mit Metallen unter Wasserstoffentwicklung –– verändern einige Pflanzenfarbstoffe, z. B. Lackmus, einen Farbstoff aus Flechten, färben sie rot Basen : – fühlen sich „seifig“, schmierig an – schmecken bitter – können die saure Wirkung einer Lösung aufheben –– verändern einige Pflanzenfarbstoffe, z. B. färben sie Lackmus von rot nach blau um Im Jahr 1774 glaubte der französische Chemiker Antoine Laurant de Lavoisier herausgefunden zu haben, was in all den sauren Stoffen steckte. Er entdeckte ein neues Element, das sowohl in der Luft, als auch im Wasser, enthalten war. Es wurde bei Verbrennungen von Phosphor und Schwefel aus der Luft aufgenommen. Die Produkte dieser Verbren- nung bildeten mit Wasser saure Lösungen. Deshalb vermu- tete er, dass dieses Element in allen Säuren enthalten sein müsste und nannte es deshalb „Oxygene“ was wörtlich übersetzt so etwas wie „Säurebildner“ bedeutet. Im Deut- schen wurde daraus der Name Sauerstoff . Knapp 50 Jahre später zeigte Sir Humphry Davy, dass die Salzsäure nur aus den Elementen Wasserstoff und Chlor be- steht (also keinen Sauerstoff enthält) und widerlegte somit Lavoisiers Theorie. Der Name Sauerstoff oder Oxygen im Englischen blieb uns trotzdem bis heute erhalten. F1 Abb. 7.3: Lavoisiers Appa- ratur zur Gewinnung von Sauerstoff Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv