Ein Indikator ist ein Stoff, der zeigt, ob eine Flüssigkeit sauer, laugig oder neutral ist, indem er seine Farbe verändert. Er hilft also dabei, den pH-Wert zu bestimmen. Es gibt viele verschiedene Indikatoren. Ein Universalindikator zeigt den pH-Wert in allen Bereichen an: Er färbt sich bei Säuren rot, bei Laugen blau und bei einer neutralen Flüssigkeit grün. Andere so genannte Einzelindikatoren, wie z.B. Phenolphthalein, sind nur für einen bestimmten pH-Bereich geeignet.

Testfragen zum Üben

- Was ist ein Indikator?

- Wie zeigt ein Indikator den pH-Wert einer Flüssigkeit an?

- Welche Farben zeigt der Universalindikator bei Säuren, Laugen und

   neutralen Flüssigkeiten?

- Für welche pH-Bereiche ist Phenolphthalein geeignet?

- Was ist der Unterschied zwischen einem Universalindikator und andere  

   Einzelindikatoren?

Phenolphthalein ist ein Indikator, der nur Laugen anzeigt. In Laugen färbt er sich pink, während er in sauren oder neutralen Lösungen farblos bleibt.

Lackmus ist ein weiterer Indikator, der in sauren Lösungen rot wird und in basischen Lösungen blau. Bei einer neutralen Lösung bleibt er lila. Lackmus wird kaum verwendet, weil blau und lila in der Praxis fast gleich aussehen.

Testfragen zum Üben

- Was zeigt Phenolphthalein an?

- Was passiert, wenn man Phenolphthalein in Wasser gibt?

- Warum wird Lackmus kaum verwendet?

- Nenne neben dem Universalindikator noch zwei weitere Indikatoren!

Der pH-Wert gibt an, wie sauer oder basisch eine Flüssigkeit ist. Er reicht von 0 bis 14: Ein pH-Wert unter 7 bedeutet, die Flüssigkeit ist sauer (z.B. Zitronensaft), ein pH-Wert von 7 ist neutral (z.B. Wasser), und ein pH-Wert über 7 zeigt an, dass die Flüssigkeit basisch oder alkalisch ist (z.B. Seife). Je niedriger der pH-Wert, desto stärker die Säure, und je höher der pH-Wert, desto stärker die Base.

Testfragen zum Üben

- Was gibt der pH-Wert an?

- Welcher pH-Wert zeigt eine schwache Säure an?

- Welche pH-Wert zeigt eine starke Säure an?

- Welcher pH-Wert zeigt eine schwache Lauge an?

- Welcher pH-Wert zeigt eine starke Lauge an?

- Welcher pH-Wert zeigt eine neutrale Flüssigkeit an?

Säuren entstehen oft, wenn bestimmte Stoffe mit Wasser reagieren. Zum Beispiel entsteht beim Verbrennen von Schwefel (S) das Gas Schwefeldioxid (SO₂). Wenn dieses Gas in Wasser gelangt, verwandelt es sich zu Schwefeltrioxid (SO₃) und bildet Schwefelsäure. Ähnlich entstehen viele andere Säuren durch das Lösen von Gasen in Wasser.

Versuch Schwefelige Säure und auch HCL herstellen und in Wasser einleiten.

Testfragen zum Üben

- Was passiert, wenn man Schwefel verbrennt?

- Was entsteht, wenn man Schwefeldioxid in Wasser leitet?

- Wie entstehen viele Säuren?

Auf der Welt gibt es über 1000 verschiedene Säuren und über 100 verschiedene Laugen. Hier sind die bekanntesten Säuren und Laugen:

Säuren:

Schwefelsäure (H2SO4), Salzsäure (HCl), Salpetersäure (HNO3), Phosphorsäure (H3PO4), Kohlensäure (H2CO3)

Laugen:

Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH)

Testfragen zum Üben

- Wie viele verschiedene Säuren gibt es ungefähr auf der Welt?

- Wie viele verschiedene Laugen gibt es ungefähr auf der Welt?

- Nenne die 5 bekanntesten Säuren und schreibe deren Summenformel auf!

- Nenne die 2 bekanntesten Laugen und schreibe deren Summenformel auf!

- Welches Element ist in der Summenformel einer Säure immer enthalten?

- Welche beiden Elemente sind in der Summenformel einer Lauge immer 

   enthalten?

Wenn man eine Säure mit einer Lauge mischt, wird die ätzende Wirkung beider Stoffe aufgehoben. Dieser Vorgang wird als Neutralisation bezeichnet. Dabei stellt sich ein pH-Wert von 7 ein, und die Lösung wird neutral. Bei der Neutralisation entstehen Wasser und ein Salz. Wenn man die Lösung anschließend eindampft, bleibt das Salz zurück, während das Wasser verdampft.

Testfragen zum Üben

- Wie nennt man den Vorgang, wenn Säuren und Laugen miteinander

   reagieren?

- Welcher pH-Wert stellt sich bei einer Neutralisation ein?

- Was entsteht bei der Neutralisation von Säuren und Laugen?

- Was bleibt zurück, wenn man die Lösung nach der Neutralisation

   eindampft?

Testfragen zum Üben

- Schreibe die Wortgleichung einer beliebigen Neutralisation auf!

- Schreibe die Symbolgleichung einer beliebigen Neutralisation auf!

Aufgabe: Benennung von Salzen (Neutralisation)

Benenne die folgenden Salze:

NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂, ZnCl₂, AlCl₃, Na₂SO₄, K₂SO₄, MgSO₄, CaSO₄, CuSO₄, FeSO₄, NaNO₃, KNO₃, Mg(NO₃)₂, Ca(NO₃)₂, NaH₂PO₄, K₃PO₄, Mg₃(PO₄)₂, Ca₃(PO₄)₂

Wenn ein unedles Metall (z.B. Natrium) mit einer Säure (z.B. Salzsäure) reagiert, dann entsteht das entsprechende Salz (NaCl) und das Gas
Wasserstoff (H2), welches mit Hilfe der Knallgasprobe nachgewiesen werden kann. Welches Salz entsteht, liegt daran, welches Metall mit welcher Säure reagiert.

Die Salze der …
... Salzsäure nennt man Chloride! XxCl
... Schwefelsäure nennt man Sulfate! XxSO4
... Salpetersäure nennt man Nitrate! XxNO3
... Phosphorsäure nennt man Phosphate! XxPO4
... Kohlensäure nennt man Carbonate! XxCO3

Aufgabe: Benennung von Salzen (Unedles Metall + Säure)

Bennene die folgenden Salze mit Hilfe des Periodensystems!

NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂, ZnCl₂, AlCl₃, Na₂SO₄, K₂SO₄, MgSO₄, CaSO₄, CuSO₄, FeSO₄, NaNO₃, KNO₃, Mg(NO₃)₂, Ca(NO₃)₂, NaH₂PO₄, K₃PO₄, Mg₃(PO₄)₂, Ca₃(PO₄)₂, Na₂CO₃, K₂CO₃, MgCO₃, CaCO₃, Na₂C₂O₄, K₂C₂O₄, MgC₂O₄, Na₂SiO₃, K₂SiO₃, CaSiO₃

Testfragen zum Üben

- Was entsteht, wenn ein unedles Metall mit einer Säure reagiert?

- Welches Gas entsteht bei der Reaktion von Metallen mit Säuren?

- Wie kann man das Gas, das bei der Reaktion entsteht, nachweisen?

- Welches Salz entsteht bei der Reaktion von Natrium mit Salzsäure?

- Wie nennt man die Salze der Salzsäure?

- Wie nennt man die Salze der Schwefelsäure?

- Wie nennt man die Salze der Salpetersäure?

- Wie nennt man die Salze der Phosphorsäure?

- Wie nennt man die Salze der Kohlensäure?

Testfragen zum Üben

- Schreibe eine beliebige Wortgleichung auf: Unedles Metall + Säure

- Schreibe eine beliebige Symbolgleichung auf: Unedles Metall + Säure

Wenn unedle Metalle mit Halogenen reagieren, bilden sie Metallhalogenide. Dabei reagiert das Metall mit dem Halogen und es entsteht ein Salz. Diese Reaktion ist oft exotherm, das heißt, sie setzt Wärme frei. Ein Beispiel ist die Reaktion von Natrium mit Chlor, bei der Natriumchlorid (NaCl) entsteht.

Aufgabe: Benennung von Salzen (Metallhalogenide)

Bennene die folgenden Salze mit Hilfe des Periodensystems!

LiCl, LiBr, LiI, NaCl, NaBr, NaI, KF, KCl, KBr, KI, RbF, RbCl, RbBr, RbI, CsF, CsCl, CsBr, CsI, BeCl₂, BeBr₂, BeI₂, MgCl₂, MgBr₂, MgI₂, CaCl₂, CaBr₂, CaI₂, SrCl₂, SrBr₂, SrI₂, BaCl₂, BaBr₂, BaI₂, NaF, KF, RbF, CsF, BeF₂, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂

Testfragen zum Üben

- Schreibe eine beliebige Wortgleichung auf: Unedles Metall + Halogen

- Schreibe eine beliebige Symbolgleichung auf: Unedles Metall + Halogen

- Benenne die folgenden 4 Metallhalogenide: NaCl, KBr, CaI2, LiF

Testfragen zum Üben

- Woraus bestehen Salze?

- Warum bildet jedes Salz eine eigene Form?

Wenn man Salze in Wasser löst, dann entstehen geladene Teilchen. Die positiv geladenen Teilchen nennt man Kationen und die negativ geladenen Teilchen nennt man Anionen. Dabei ist das Metall (welches vorne steht) in der Regel immer positiv geladen und der hintere Teil (Nichtmetall bzw. Nichtmetallverbund) negativ geladen. 

Lösen von Kochsalz: NaCl --> Na+ + Cl-

Wenn das Wasser verdunstet oder verdampft, dann bildet sich aus den Ionen wieder das Salz.

Na+ + Cl- --> NaCl

Testfragen zum Üben

- Was entsteht allgemein, wenn sich ein Salz in Wasser löst?

- Wo steht das Metall in der Summenformel? Hinten oder vorne?

- Wo steht das Nichtmetall in der Summenformel? Hinten oder vorne?

- Welche Ladung hat das Metall, wenn es in Lösung ist?

- Welche Ladung hat das Nichtmetall, wenn es in Lösung ist?

zusätzlich bei klasse 6 einbauen, hier merktext und video erstellen wie genau die dissoziation zu ionen abläuft und warum die ladung vom wasser wichtig ist dabei .... den lösungsvorgang genau beschreiben in einem video und text.

Kristalle aus Salzen zu züchten ist sehr einfach. Allerdings nur wenn du die folgenden Punkte beachtest, ansonsten kann es sehr frustrierend sein:

• Die Lösung darf nicht ganz gesättigt sein (wegen Temperaturschwankungen im Raum)
• Langsame Verdunstung oder Abkühlung (Abdecken mit Papier)
• Vermeide Störungen und Erschütterungen
• Sauberkeit und Reinheit (Verunreinigungen stören das Kristallwachstum)
• Verwende einen Kristallkeim (Impfkristall)
• Sorge für eine konstante Raumtemperatur
• Wahl des Kristallisationsmaterials (Kupfersulfat und Alaun funktionieren am besten)

Testfragen zum Üben

- Nenne 4 wichtige Punkte, die man bei der Kristallzucht beachten muss!

Eine Ionenbindung entsteht, wenn ein Atom ein Elektron abgibt und ein anderes Atom es aufnimmt, wodurch positive und negative Ionen entstehen. Diese Ionen ziehen sich aufgrund ihrer entgegengesetzten Ladungen an und bilden eine stabile Verbindung. Ionenbindungen kommen häufig in Salzen vor.

Video selbst vereinfacht aufnehmen

Testfragen zum Üben

- Wann entsteht eine Ionenbindung?

- Welche Stoffe kommen häufig als Ionenbindung vor?

Wenn Salze in Wasser gelöst werden, trennen sich die Ionen des Salzes voneinander und verbinden sich mit den Wassermolekülen. Bei manchen Salzen wird dabei Energie freigesetzt, was die Lösung erwärmt. Andere Salze benötigen Energie, um ihre Ionen zu trennen, und nehmen diese aus der Umgebung auf, wodurch sich die Lösung abkühlt.

Testfragen zum Üben

- Nenne ein Salz, wo es beim Lösen in Wasser zu einer Abkühlung kommt?

- Nenne ein Salz, wo es beim Lösen in Wasser zu einer Erwärmung kommt?

- Womit verbinden sich die Ionen eines Salzes beim Lösen in Wasser?

Wenn Salze in Wasser gelöst werden, zerfallen sie in Ionen: positive Kationen und negative Anionen.

Zum Beispiel zerfällt Natriumchlorid (NaCl) in Na⁺ und Cl⁻.

Verdunstet das Wasser, ziehen sich die Ionen an und bilden wieder ein Salz. In der Elektrolyse wandern die positiven Ionen (Kationen) zur Kathode (negativ geladene Elektrode), wo sie Elektronen aufnehmen (Reduktion) und sich in eine neue Substanz umwandeln. Die negativen Ionen (Anionen) wandern zur Anode (positiv geladene Elektrode), wo sie Elektronen abgeben (Oxidation) und ebenfalls eine neue Substanz bilden.

ACHTUNG

Sauerstoffaufnahme = Oxidation aber Elektronenaufnahme = Reduktion

Sauerstoffabgabe = Reduktion aber Elektronenabgabe = Oxidation

Testfragen zum Üben

- In welche Ionen zerfällt Natriumchlorid (Kochsalz) beim Lösen in Wasser?

- Was passiert, wenn eine Salzwasserlösung verdunstet?

- Wie nennt man die positiv geladenen Ionen?

- Wohin wandern die positiv geladenen Ionen bei der Elektrolyse?

- Wie nennt man die negativ geladenen Ionen?

- Wohin wandern die negativ geladenen Ionen bei der Elektrolyse?

- Was nehmen die positiv geladenen Ionen an der Kathode auf?

- Was geben die negativ geladenen Ionen an der Anode ab?

Aufgabe: Einwertige Salze zerfallen in Ionen

Schreibe die Gleichung auf, wenn folgende Salze zu Ionen werden:

NaCl, KBr, LiF, RbI, FrCl, NaBr, KF, RbCl, FrI, LiI

Merktext und erklärvideo zu zwei, drei, vier usw. wertigen Elementen/Salzen

Aufgabe: Zweiwertige Salze zerfallen in Ionen

Schreibe die Gleichung auf, wenn folgende Salze zu Ionen werden:

MgCl2, CaBr2, BaF2, SrI2, BaCl2, MgBr2, CaF2, SrCl2, CaI2, BaI2

Elektrolyse ist der Prozess, bei dem elektrischer Strom verwendet wird, um chemische Verbindungen in ihre Bestandteile zu zerlegen.

Bei der Elektrolyse von Kupferchlorid (CuCl₂) wird Kupferchlorid in einer Elektrolysezelle gelöst, und der Strom trennt es in Kupfer (Cu) und Chlor (Cl₂).

An den Elektroden passieren folgende Reaktionen:

• An der Anode (positiv) wird Chlor (Cl₂) freigesetzt.
• An der Kathode (negativ) wird Kupfer (Cu) abgelagert.

Reaktionsgleichungen:

• Anode (Chlor wird freigesetzt): 2Cl−→Cl2+2e−
  
• Kathode (Kupfer wird abgelagert): Cu2++2e−→Cu
  

Die Elektrolyse zerlegt also Kupferchlorid mithilfe von elektrischem Strom in seine Bestandteile.

Skizze von Elektrolysezelle erstellen, Video erstellen, Erklären 1 und zweiwertige Salze

Aufgabe: Elektrodenreaktionen

Schreibe die Reaktionsgleichungen auf, die bei der Elektrolyse am Plus- und Minuspol ablaufen:

NaCl, KBr, LiF, RbI, FrCl, NaBr, KF, RbCl, FrI, LiI

MgCl2, CaBr2, BaF2, SrI2, BaCl2, MgBr2, CaF2, SrCl2, CaI2, BaI2

Testfragen zum Üben

- Was passiert bei der Elektrolyse?

- Welche Elemente entstehen bei der Elektrolyse von Kupferchlorid?

- Schreibe die beiden Reaktionsgleichungen der Elektrolyse von 

   Kupferchlorid an den beiden Elektroden auf. Benenne die Elektroden 

   richtig!

Galvanisieren ist ein Verfahren, bei dem eine dünne Metallschicht auf ein anderes Material, meist Metall, aufgebracht wird. Das passiert durch Elektrolyse: Ein Metall wird in eine Lösung mit Metallionen getaucht, und durch Strom fließt er an das zu beschichtende Objekt, wo er sich ablagert. Dadurch wird das Objekt mit einer schützenden oder dekorativen Metallschicht überzogen. Zum Beispiel wird oft Silber oder Gold zum Galvanisieren verwendet, um Gegenstände glänzend und rostfrei zu machen.

Testfragen zum Üben

- Was passiert beim Galvanisieren?

- Wie heißt das Verfahren, das beim galvanisieren zum Einsatz kommt?

Versuchsbeschreibung:

1. Vorbereitung der Lösung: Bereite eine Kupfersulfatlösung vor, indem du Kupfersulfat in Wasser auflöst. (Diese Lösung enthält Kupferionen, die später auf das Metallobjekt übertragen werden.)15-25g/100ml wasser + 5ml H2SO4 10% pro 100ml

2. Einrichtung: Stelle das Metallobjekt (z.B. einen Löffel oder Nagel) in das Becherglas mit der Kupfersulfatlösung. Hänge die Kupferdrähte als Elektroden in die Lösung: einen an das Metallobjekt (Kathode) und den anderen an den anderen Draht (Anode).

3. Spannung anlegen: Verbinde die Drähte mit der Spannungsquelle, z.B. einer 9V-Batterie, indem du die Krokodilklemmen an den Drähten anbringst.

4. Beobachtung: Schalte die Spannung ein. Du wirst sehen, dass sich nach kurzer Zeit Kupfer aus der Lösung auf dem Metallobjekt ablagert. Dies ist das Galvanisieren. An der Anode (dem Kupferdraht) wird Kupfer in Form von Ionen freigesetzt, und an der Kathode (dem Metallobjekt) lagern sich die Kupferionen ab und bilden eine Schicht.

5. Ergebnis: Nach einer Weile kannst du das Metallobjekt vorsichtig aus der Lösung nehmen und feststellen, dass es eine glänzende Kupferschicht erhalten hat.

Die Zitronenbatterie nutzt Magnesium als Minuspol (Anode) und Kupfer als Pluspol (Kathode). Wenn die Elektroden in die Zitrone gesteckt werden, findet eine chemische Reaktion statt, die Elektronen freisetzt. Diese Elektronen fließen vom Magnesium zum Kupfer und erzeugen einen Stromfluss. Der Saft in der Zitrone enthält Ionen, die den Elektronenfluss ermöglichen. Mit dieser Batterie kann man kleine Geräte wie eine LED zum Leuchten bringen.

Die Zitronenbatterie ist ein einfaches Experiment, bei dem eine Zitrone als Stromquelle dient. Sie funktioniert durch den Einsatz von Magnesium und Kupfer als Elektroden. Diese Elektroden erzeugen eine elektrische Spannung, die durch den Saft in der Zitrone ermöglicht wird.

Aufbau:

1. Magnesium (Anode) – Dieser Stab oder das Band wird in die Zitrone gesteckt. Er gibt Elektronen ab und wird dadurch positiv.
2. Kupfer (Kathode) – Die Kupfermünze oder -draht wird ebenfalls in die Zitrone gesteckt. Er nimmt die Elektronen auf und wird dadurch negativ.

Plus- und Minuspol:

• Der Pluspol ist die Kupfer-Elektrode (Kathode).
• Der Minuspol ist die Magnesium-Elektrode (Anode).

Funktionsweise:

Wenn du die Elektroden verbindest, fließen die Elektronen von der Magnesium-Elektrode (Minuspol) über den Draht zur Kupfer-Elektrode (Pluspol). Dieser Elektronenfluss erzeugt einen elektrischen Strom. In der Zitrone findet eine chemische Reaktion statt, die den Stromfluss möglich macht.

Warum funktioniert das?

Der Saft in der Zitrone enthält Ionen, die es den Elektronen ermöglichen, durch den Draht zu fließen. So entsteht Strom, der zum Beispiel eine LED zum Leuchten bringen kann.

Tipp: Wenn du mehrere Zitronen hintereinander schaltest, kannst du die Spannung erhöhen und mehr Strom erzeugen!

Kupfer-Magnesium: Magnesium hat ein stärkeres Redoxpotenzial als Zink, sodass du eine höhere Spannung (ca. 1,5 bis 2 V) erzielen kannst. Magnesium wird also eine bessere Wahl sein, wenn du eine höhere Spannung benötigst.

Aufbau einer Zitronenbatterie mit mehreren Elektroden:

1. Vorbereitung der Zitronen:

   • Rolle jede Zitrone vorsichtig, um den Saft im Inneren zu lockern, aber ohne die Schale zu zerreißen.

2. Einführen der Elektroden:

   • Kupfer-Elektroden: Stecke mehrere Kupfermünzen oder Kupferdrähte in jede Zitrone. Wenn du z.B. 3 Münzen verwendest, bekommst du eine größere Kathodenfläche, an der die Reduktionsreaktion stattfindet.
   • Magnesium-Elektroden: Stecke mehrere Magnesiumstäbe oder Magnesiumbänder in jede Zitrone. Dies erhöht die Anodenfläche, an der die Oxidation stattfindet.

3. Verkabelung:

   • Verbinde die Kupfer-Elektroden (Kathoden) miteinander, indem du Drahtverbindungen zwischen den Kupferstücken machst.
   • Verbinde ebenfalls die Magnesium-Elektroden (Anoden) miteinander.
   • Verwende Krokodilklemmen oder Drahtverbindungen, um die Elektroden in Parallelschaltung miteinander zu verbinden (für mehr Stromstärke) oder in Serienschaltung (für mehr Spannung).

4. Verkabelung der Zitronen in Serie (optional):

   • Du kannst die Zitronen ebenfalls in Serie schalten, um die Spannung zu erhöhen:
     • Verbinde die Magnesium-Elektrode einer Zitrone mit der Kupfer-Elektrode der nächsten Zitrone. Dadurch addiert sich die Spannung jeder Zelle.

5. Messung der Spannung und Stromstärke (optional):

   • Schließe ein Multimeter an, um die Gesamtspannung und den Strom zu messen. Du solltest eine höhere Spannung und Stromstärke sehen, wenn du mehrere Elektroden verwendest.

6. LED testen:

   • Verbinde die Magnesium-Elektrode der letzten Zelle mit dem negativen Anschluss der LED und die Kupfer-Elektrode der ersten Zelle mit dem positiven Anschluss der LED.
   • Die LED sollte bei ausreichender Spannung und Stromstärke leuchten.

Erklärung:

• Durch die Verwendung von mehreren Kupfer- und Magnesium-Elektroden erhöhst du die Oberfläche, an der die Ionentransport- und Elektronenübertragungs-Reaktionen stattfinden. Dies führt zu einer größeren Menge an Elektronen, die durch den externen Stromkreis fließen können, was die Stromstärke erhöht.
• In der Parallelschaltung teilen sich die Elektroden die Gesamtstromstärke, aber die Spannung bleibt gleich. In der Serienschaltung hingegen addiert sich die Spannung der Zellen.

Testfragen zum Üben

- Welches Material wird bei der Zitronenbatterie als Anode und Kathode 

   verwendet?

- An welchem Metall ist bei der Zitronenbatterie der Minus- und der Pluspol?

- Wohin fließen die Elektronen bei der Zitronenbatterie?

Das Daniell-Element ist eine elektrochemische Zelle, die aus zwei Halbzellen besteht:

In der einen Halbzelle befindet sich Kupfer (Cu), das mit Kupfersulfat (CuSO₄) in Lösung steht.

In der anderen Halbzelle befindet sich Zink (Zn), das mit Zinksulfat (ZnSO₄) in Lösung steht.

Der elektrische Strom entsteht, wenn Zink Elektronen abgibt (Oxidation) und Kupfer Elektronen aufnimmt (Reduktion). Die Elektronen fließen von der Zink-Halbzelle über einen äußeren Draht zur Kupfer-Halbzelle, was einen Stromkreis bildet.

Reaktionsgleichungen:

Oxidation an der Zink-Elektrode (Anode):

Zn→Zn2++2e−\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-

Reduktion an der Kupfer-Elektrode (Kathode):

Cu2++2e−→Cu\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}

Das Daniell-Element ist ein Beispiel für eine Galvanische Zelle, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Daniell-Element:

Materialien:

• 2 Bechergläser (je 250 ml)
• 1 Kupferplatte (ca. 5 cm²)
• 1 Zinkplatte (ca. 5 cm²)
• 50 ml Kupfersulfatlösung (CuSO₄, 1 mol/L)
• 50 ml Zinksulfatlösung (ZnSO₄, 1 mol/L)
• Salzbrücke (z.B. ein Röhrchen mit 10 g KCl und 100 ml Wasser)
• Draht und Krokodilklemmen

Aufbau:

1. Fülle 50 ml Kupfersulfatlösung in ein Becherglas und 50 ml Zinksulfatlösung in das andere.
2. Lege die Kupferplatte in das CuSO₄-Becherglas (Kathode) und die Zinkplatte in das ZnSO₄-Becherglas (Anode).
3. Stelle die Salzbrücke in die beiden Lösungen, sodass sie sie miteinander verbindet.
4. Verbinde die Elektroden mit einem Draht.

Beobachtung:

• An der Zinkplatte wird Zink oxidiert und gibt Elektronen ab.
• An der Kupferplatte nehmen Kupferionen Elektronen auf und setzen sich als Kupfer ab.
• Die Spannung beträgt etwa 1,1 V.

GROßE ELEKTROFENOBERFLÄCE!!! und 3 mol/liter konzentration nehmen / je 100ml und je eine elektrodenoberfläche von 10cm2

Testfragen zum Üben

- Schreibe die Reaktionsgleichungen (Anode/Kathode) vom Daniell-Element  

  auf!

- Zeichne den Aufbau des Daniell-Elements auf! Beschrifte alle Details!

Die elektrochemische Spannungsreihe zeigt, welche Stoffe leichter Elektronen abgeben oder aufnehmen. Stoffe oben in der Reihe geben eher Elektronen ab und werden an der Anode oxidiert. Stoffe unten in der Reihe nehmen eher Elektronen auf und werden an der Kathode reduziert. Ein höherer Wert bedeutet, dass der Stoff leichter Elektronen aufnimmt. Ein niedrigerer Wert bedeutet, dass der Stoff eher Elektronen abgibt.

Elektrochemische Spannungsreihe (Auswahl)

1. Lithium (Li) / Li⁺: -3,04 V
2. Kalium (K) / K⁺: -2,93 V
3. Calcium (Ca) / Ca²⁺: -2,87 V
4. Natrium (Na) / Na⁺: -2,71 V
5. Magnesium (Mg) / Mg²⁺: -2,37 V
6. Zink (Zn) / Zn²⁺: -0,76 V
7. Eisen (Fe) / Fe²⁺: -0,44 V
8. Wasserstoff (H₂) / H⁺: 0,00 V (Referenzwert)
9. Kupfer (Cu) / Cu²⁺: +0,34 V
10. Silber (Ag) / Ag⁺: +0,80 V
11. Platin (Pt) / Pt²⁺: +1,20 V
12. Gold (Au) / Au³⁺: +1,50 V

Testfragen zum Üben

- Was zeigt die elektrochemische Spannungsreihe?

- Mit Hilfe welcher beiden Elemente lässt sich die höchste Spannung

  erzeugen?

Testfragen zum Üben

- Nenne die 4 bekanntesten Säuren!

- Nenne jeweils ein Anwendungsgebiet für Schwefelsäure, Salzsäure, 

  Salpetersäure und Phosphorsäure!

- Wie stellt man Säuren her?

Die meiste Salzsäure entsteht als Nebenprodukt bei der Herstellung von Kunststoffen wie PVC. Dabei reagieren chlorhaltige Stoffe und setzen HCl frei.

Eine andere Methode ist die direkte Synthese: Wasserstoff (H₂) und Chlor (Cl₂) verbrennen zu HCl-Gas, das in Wasser gelöst wird.

Früher wurde Salzsäure auch durch die Reaktion von Salz (NaCl) mit Schwefelsäure hergestellt, das spielt heute aber kaum noch eine Rolle.

Reaktionsgleichung: NaCl + H2SO4   →   NaHSO4  +  HCl

Testfragen zum Üben

- Wobei entsteht die meiste Salzsäure?

- Schreibe eine Reaktionsgleichhung auf, wie sich HCl - Gas erzeugen lässt?

Die meiste Schwefelsäure wird im Kontaktverfahren hergestellt. Dabei wird Schwefel (S) verbrannt, um Schwefeldioxid (SO₂) zu erhalten. Dieses reagiert mit Sauerstoff zu Schwefeltrioxid (SO₃), das dann in Wasser gelöst wird und Schwefelsäure (H₂SO₄) bildet.

Schwefelsäure ist die meistproduzierte Säure der Welt und wird für Düngemittel, Batterien und in der Chemieindustrie verwendet.

Reaktionsgleichungen:

1. Verbrennung von Schwefel:

S+O2→SO2S + O_2 \rightarrow SO

2. Oxidation zu Schwefeltrioxid:

2SO2+O2→2SO32SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3

3. Reaktion mit Wasser zu Schwefelsäure:

SO3+H2O→H2SO4SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4

Testfragen zum Üben

- Mit welchem Verfahren wird die meiste Schwefelsäure hergestellt?

- Was ist die meistproduzierte Säure auf der Welt?

PRAXIS AUFBAU: Schwefel verbrennen unter Trichter, SO2 über Y Stückmit Sauerstoff mischen und über Vanadiumpentaoxid (450C^) leiten und in Gaswaschflasche einleiten. Evtl mit Indikator. Fe2O3 als Kat bei 450-500°C statt VO5

Salpetersäure (HNO₃) wird im Ostwald-Verfahren hergestellt. Dabei wird Ammoniak (NH₃) mit Sauerstoff (O₂) verbrannt, um Stickstoffoxide (NOₓ) zu erzeugen. Diese reagieren mit Wasser und Sauerstoff zu Salpetersäure.

Salpetersäure ist wichtig für die Herstellung von Düngemitteln und Sprengstoffen.

Reaktionsgleichungen:

1. Oxidation von Ammoniak:

4NH3+5O2→4NO+6H2O4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O

2. Bildung von Stickstoffdioxid:

2NO+O2→2NO22NO + O_2 \rightarrow 2NO_2

3. Reaktion mit Wasser zu Salpetersäure:

4NO2+2H2O+O2→4HNO34NO_2 + 2H_2O + O_2 \rightarrow 4HNO_3

Testfragen zum Üben

- Mit welchem Verfahren wird Salpetersäure hergestellt?

Phosphorsäure (H₃PO₄) wird aus Phosphatgestein gewonnen. Dabei wird das Gestein mit Schwefelsäure aufgelöst, wodurch Phosphorsäure entsteht.

Sie wird vor allem für Düngemittel, Lebensmittel und Korrosionsschutz verwendet.

Reaktionsgleichung:

Ca3(PO4)2+3H2SO4→2H3PO4+3CaSO4Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 3CaSO_4

Testfragen zum Üben

- Woraus wird Phosphorsäure gewonnen?

- Mit welcher Säure wird Phosphatgestein aufgelöst, um Phosphorsäure zu 

   produzieren?