Chemie verstehen 4, Schülerbuch

2 ! Christian Mašin und Gerald Grois Liebe Schülerin, lieber Schüler! Ohne die Naturwissenschaft Chemie wäre das heutige Leben in seiner Form nicht möglich! Waschmittel, Metalle, Arzneien, Farbstoffe, Aromastoffe und vieles mehr sind Produkte der chemischen Industrie. Wie Chemikerinnen und Chemiker arbeiten und ihre Erkenntnisse gewinnen, erfährst du in diesem Schuljahr. Auf dieser Doppelseite zeigen wir dir, wie dieses Buch aufgebaut ist. Das Schul- buch hat fünf große Kapitel (zB „Grundmuster chemischer Reaktionen“). Jedes Kapitel besteht aus mehreren Themen (zB „Saure und basische Lösungen“). Zwei gegenüberliegende Seiten behandeln ein Thema. Wie arbeite ich mit diesem Buch? 42 43 Grundmuster chemischerReaktionen 3  Arbeitsheft-Seite 23 Saure und basische Lösungen 1. Woran erkennen wir saure und basische Lösungen? ZitronensaftundEssig schmecken sauer,basischeSeifenlauge schmecktunange- nehmbitter.Chemikaliendarfstduniemals kosten!Man verwendet Farbstoffe, dieanzeigen,obeinStoff saueroderbasisch ist– sogenannte Indikatoren . ZitroneoderWaschmittel? (Abb.42.2) E1 FüllemehrereGläsermitblauerRotkrautsaft-Lösung.GibeinpaarTropfen odereineSpatelspitze vonChemikalienausdemHaushalt in jeeinGlas.Du kannst zBZitronensaft,Waschpulver,Reinigungsmittel,etc.verwenden. Wässriger, neutraler Rotkrautsaft ist blau wirddurch saure Lösungen rot ,durch basische Lösungen grün gefärbt.Weitere Indikatoren sind zB: Universalindikator: sauer– gelb bis rot ,neutral – grün ,basisch– blau bis violett ; Phenolphthalein: basisch – rosarot ; Thymolphthalein: basisch– blau . 2. Wie entstehen saure und basische Lösungen? Jetztwirdes sauer! – (Abb.42.3) E1 VerbrenntmanSchwefel ineinemKolbenmitWasserund verschüttelt mandasAbgasSO 2 mitdemWasser, sobildet sicheine saure Lösung von „schwefligerSäure“. SchwefeldioxidbildetmitWasserdie schwefligeSäureH 2 SO 3 .Diese zerfällt in Wasserundbildet H 3 O + -Ionen („Oxonium-Ionen“),die saure Lösungen kennzeich- nen:H 2 SO 3 + 2H 2 O 2 H 3 O + + SO 3 2– (Säurerest). Jetztwirdesbasisch! (Abb.42.4) E1 Verbrenneeinen4 cm langenMagnesiumstreifen.Gibdie „Asche“ in einGlasmitPhenolphthalein-Lösung.Die Färbung zeigteinebasische Lösungan. MagnesiumoxidbildetmitWasserMagnesiumhydroxidMg(OH) 2 .Diese zerfällt inWasserundbildet OH – -Ionen („Hydroxid-Ionen“),diebasische Lösungen kennzeichnen:Mg(OH) 2 Mg 2+ + 2OH – Basische Lösungennenntmanauch Laugenoderalkalische Lösungen. sauer (Citronensäure) neutral (Wasser) basisch (Waschsoda) 42.1 Rotkrautenthält Farbstoffe (Antho- cyane),dieanzeigen,obeinStoff sauer, neutraloderbasisch ist. V1 Sauer Zitrone Neutral Wasser Basisch Waschmittel 42.2 ZitroneoderWaschmittel? Indikatoren zeigendurch ihre Farbveränderungen saureundbasische Lösungenan. M LV1 42.3 Jetztwirdes sauer!EinUniversal- indikator zeigteine saure Lösungan. Infobox: Oxide vonNichtmetallen (zBS,P, C,N)bilden inWasseroft saure Lösungen,Oxide vonMetallen (zBCa,Na,K,Mg)basische Lösungen. V2 42.4 Jetztwirdesbasisch!Phenolphthalein zeigteinebasische Lösungan. Saure Lösungen enthalten H 3 O + -Ionen („Oxonium-Ionen“). Basische Lösungen enthalten OH – -Ionen („Hydroxid-Ionen“). M O H H H SAURE LÖSUNG BASISCHE LÖSUNG O H H H + O H H H + H O H H + SO 3 2– SO 3 2– 2+ Mg 2+ Mg OH − OH − OH − OH − Wasser Säurerest-Ion H 3 O + -Ion Metall-Ion Hydroxid-Ion 42.5 H 3 O + -Ionen kennzeichnen saure Lösungen,OH – -Ionenbasische Lösungen. 42.6 ShampoosundSeifen sindoftbasisch undbrennen indenAugen. 3. Was verstehen wir unter dem pH-Wert? Testestdu LösungenmiteinemUniversalindikator, so kannstduander Farbe erkennen,wie stark saueroderbasischeine Lösung ist (Abb.43.1). Oft verwendetman Universalindikator-Teststreifen zumTesten von Lösungen. VergleichstdudieFarbedesTeststreifchensmiteiner Farbtabelle, so kannstdu den pH-Wert einer Lösungablesen. Sauer,basisch,neutral? (Abb.43.2) E1 BestimmedenpH-Wert von Lösungen, zBSäfte,Reinigungsmittel,Pflege- mittel,…mitUniversalindikator-PapieroderpH-Teststreifen. Bereitedazudie Lösungen inGläschen vor.TaucheeinenStreifen kurz in dieProbeein.Schüttledie Flüssigkeitab,warteeinwenigund vergleiche die FarbemitderTabelleaufderVerpackung.NotierediepH-Wertedeiner Proben. „ pH “ istdieAbkürzung fürden lateinischenBegriff p otentia H ydrogenii („Kraftdes Wasserstoffes“) . 1 Liter reinesWasserenthält0,0000001g (= 10 –7 g)Wasserstoff- Ionen,diemitWassermolekülenH 3 O + -Ionenbilden.Wasserenthältaberauch gleich vieleOH – -Ionenund istdaher neutral .DiesenWertbezeichnetman vereinfachtmit „ pH7 “. Saure Lösungen mitmehrH 3 O + -IonenalsOH – -IonenhabeneinenpH-Wert unter7, basische Lösungen enthaltenmehrOH – -IonenundwenigerH 3 O + -Ionen. IhrpH-Wert liegtdaherüber7. Der pH-WertderHaut sollte zwischen5und6 liegen (Abb.43.3).UnsereHaut besitzteinen leicht sauren „Schutzmantel“.Er schütztdenKörper zB vor Infektio- nenund schädlichenUmwelteinflüssen.HautfreundlichePflegeprodukte sollten dahereinenpH-Wert vonetwa 5,5haben. Der pH-WertdesBodens beeinflusst,welcheNährstoffedenPflanzen zur Verfügung stehenundbestimmtdaher,welchePflanzengutwachsen können (Abb.43.4).ZBbevorzugenKartoffelnundErdbeeren saureBöden (ca.pH 5–6), SpargelundBohnenbasischeBöden (ca.pH7–8). 43.1 FärbungendesUniversalindikators V3 pH 3 pH 12 43.2 Sauer,basischoderneutral? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH sauer neutral basisch Batteriesäure Magensaft Abflussreiniger Bleiche Seife Meerwasser Milch Tomate Essig Zement Glasreiniger Natron Wasser Kaffee Orange 43.3DerpH-WertderbefeuchtetenHaut ist etwa 5,also schwach sauer. Der pH-Wert gibtdieKonzentrationderH 3 O + -Ioneneiner Lösungan, dh wie stark saueroderbasisch eine Lösung ist. Saure LösungenhabeneinenpH-Wert zwischen pH0 und pH7 , basische LösungenhabeneinenpH-Wert zwischen pH7 und pH 14 . Eine neutrale Lösunghatden pH-Wert7 . M Infobox: pH-Werte immenschlichen Körper: Magensaft: 1,5–3,0 Urin: 4,8–8,0 Muskeln:6,9 Blut:7,34–7,45 Darmsaft:8,0–8,3 Galle:8,8 43.4 Ritterspornwächstambestenauf humusreichenBöden (pH 6,5bis7,4). 43.5 Thymolphthalein istbispH 9,3 farblos, beihöherenWertenblau. 43.6 „Neutralreiniger“habeneinenpH-Wert imneutralenBereich (pH6–9) Jedes Thema ist durch Fragen gegliedert. Chemikerinnen und Chemiker stellen Fragen an die Natur und versuchen, sie durch Versuche und logisches Denken zu beantworten. Die Beantwortung liefert meist ein Versuch . Beachte die Sicherheitshinweise auf der Seite 110! Trage immer eine Schutzbrille! Manchmal benötigst du zusätzliche Hinweise zu den Versuchen. Du findest sie auf den Seiten 108–109. Versuche für Lehrerinnen und Lehrer sind mit LV gekennzeichnet. Chemie ohne Versuche funktioniert nicht! Erklärungen zu den Ergebnissen der Versuche und weitere Inhalte findest du im Text . Merktexte fassen die wichtigsten Informationen kurz zusammen. Infoboxen stellen Sachverhalte einfach dar und liefern zusätzliche Informationen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv