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Versuche

Neutralisation von Magensäure mit Tabletten gegen Sodbrennen

Zielsetzung

  • Mit diesem Modellversuch beforschst du Säure-Base-Reaktionen, die in deinem Körper stattfinden können.

Hinweise zum Experiment

Damit in Chemie bzw. beim Experimentieren keine Unfälle passieren, musst du auf die Sicherheit achten. Die Sicherheit ist immer wichtig, wenn du in einem Fachraum oder Labor bist. Bitte beachte bei allen Experimenten die Hinweise zur Sicherheit im LaborDie Durchführung des Experiments erfordert eine Gefährdungsbeurteilung durch die Lehrkraft.

LadyofHats, Public domain, via Wikimedia Commons
Abb. 1 Körper mit Magen

Wenn du Sodbrennen hast, liegt das Säure-Base-Gleichgewicht in deinem Magen auf Seiten der Säure (Abb. 1). Wir sagen auch, dass dein Magen dann übersäuert ist. Als Folge dessen hast du vielleicht ein brennendes Gefühl im Oberbauch oder musst aufstoßen. Wenn beim Aufstoßen Magensäure in deinen Hals gelangt, kann das brennen.

Damit das unangenehme Gefühl nachlässt, kannst du Tabletten gegen Sodbrennen nehmen. Diese Tabletten bieten unterschiedliche Firmen an. Die Firmen verwenden teilweise unterschiedliche Wirkstoffe. Diese Wirkstoffe fassen wir als Antazida zusammen.

Der Begriff Antazidum setzt sich aus anti = gegen und acidum = Säure zusammen. Die Medikamente wirken quasi gegen die Säure. Was damit gemeint ist und welche chemischen Prozesse dabei wirklich ablaufen, erforschst du mit diesem Experiment.

 

    CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch
    Abb. 2 Versuchsmaterial

    Material

    • 3 Reagenzgläser
    • 2 Stopfen (müssen auf die Reagenzgläser passen)
    • \(\ce{10\,ml}\) Messzylinder
    • 2 Pipetten
    • Reagenzglas-Ständer
    • Mörser
    • Pistill
    • Spatel

    Chemikalien

    • Verdünnte Salzsäure \(\ce{0,1\,mol/L}\)
    • Rotkohlindikator
    • 2 Tabletten gegen Sodbrennen (z.B. Rennie, Bullrich Salz)
    • Wasser (Abb. 2)
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    Edukte

    Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
    Salzsäure (c=0,1\(\ce{\frac{mol}{l}}\)) $\ce{HCl}$
    GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1
    H290
    Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
    Calciumcarbonat \(\ce{CaCO3}\)
    Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
    Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
    Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
    Magnesiumcarbonat $\ce{MgCO3}$ Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
    Salzsäure (c=0,1\(\ce{\frac{mol}{l}}\))
    $\ce{HCl}$
    GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1
    H290
    Calciumcarbonat
    \(\ce{CaCO3}\)
    Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
    Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
    Magnesiumcarbonat
    $\ce{MgCO3}$

    Produkte

    Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
    Kohlenstoffdioxid (als Reaktionsprodukt) \(\ce {CO_2} \)
    Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
    P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
    Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
    Calciumchlorid-Lösung (c=0,5\(\ce{\frac{mol}{l}}\)) $\ce{CaCl2}$ Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
    Magnesiumchlorid-Lösung (c=0,1\(\ce{\frac{mol}{l}}\)) $\ce{MgCl2}$ Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
    Kohlenstoffdioxid (als Reaktionsprodukt)
    \(\ce {CO_2} \)
    Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
    P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
    Calciumchlorid-Lösung (c=0,5\(\ce{\frac{mol}{l}}\))
    $\ce{CaCl2}$
    Magnesiumchlorid-Lösung (c=0,1\(\ce{\frac{mol}{l}}\))
    $\ce{MgCl2}$

    Versuchsaufbau/Durchführung

    1. Gib in jedes der Reagenzgläser 10 ml Leitungswasser (Abb. 3.1)
    2. Füge jeweils 2 ml Rotkohlindikator hinzu (Abb. 3.2).
    3. Gib in zwei Reagenzgläser 2 ml Salzsäure (Abb. 3.3).
    4. Gib in das dritte Reagenzglas 2 ml Leitungswasser, damit alle drei Reagenzgläser die gleiche Füllmenge haben (Abb. 3.4).
    5. Mörsere vier Tabletten gegen Sodbrennen, sodass ein Pulver entsteht (Abb. 3.5).
    6. Gib ca. 2 Spatel des Pulvers in eines der Reagenzgläser mit der Salzsäure (Abb. 3.6).
    7. Gib ebenfalls ca. 2 Spatel des Pulvers in das Reagenzglas, in dem nur das Leitungswasser ist (Abb. 3.7).
    8. Verschließe die Reagenzgläser mit den Stopfen und schüttle sie, sodass sich das Pulver der Tabletten löst (Abb. 3.8).
    9. Beobachte die Farben der Lösungen. Warte ggf. bis zu 20 min ab.

    Tipps und Tricks

    Anstelle des Rotkohlindikators kannst du auch Universalindikator verwenden.

    Hinweise zur Entsorgung

    Die Lösungen kannst du, wenn sie neutral sind, in den Abfluss geben.

    Aufgabe
    Aufgabe
    CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung
    Abb. 5 Rotkohlindikator bei verschiedenen pH-Werten

    Führe das Experiment durch und notiere deine Beobachtungen. Welchen pH-Wert zeigt der Indikator jeweils an?

    Erkläre, welche Reaktionen stattgefunden haben.

     

    Lösung

    Beobachtung

    Gibst du zu dem Leitungswasser den Rotkohlindikator, bleibt der Indikator violett. Gibst du die Salzsäure hinzu, färbt sich der Indikator rot (Abb. 4). Wenn du das Pulver der Tabletten gegen Sodbrennen in die Salzsäure-Lösung gibst, färbt sich der Indikator violett. Außerdem kannst du Gasblasen erkennen, die in der Lösung aufsteigen. Eventuell kannst du es auch leicht zischen hören. Gibst du das Pulver zu dem Wasser, färbt sich der Indikator grün-blau (Abb. 4). Je nachdem, welche Art von Tabletten du verwendet hast, kann es sein, dass weiße Stückchen in der Lösung herumschwimmen und die Lösung sich trübt.

     

    Ergebnis

    Reagenzglas 1: Salzsäure-Lösung

    Die Oxonium-Ionen sind für den sauren pH-Wert der Lösung verantwortlich. Hydrogenchlorid und Wasser reagieren zu Chlorid-Ionen und Oxonium-Ionen.

    $\ce{HCl + H2O -> Cl^- + H3O^+}$

     

    Reagenzglas 2: Salzsäure-Lösung und Tabletten gegen Sodbrennen

    Der Wirkstoff, der in den Tabletten gegen Sodbrennen ist, arbeitet natürlich nicht gegen die Säure. Vielmehr finden Säure-Base-Reaktionen statt – genauer reagieren eine saure und eine basische Lösung zu einer neutralen Lösung. Dadurch, dass du nur einen kleinen Teil basischer Lösung zu der Magensäure gibst, wird nicht deine komplette Magenflüssigkeit neutral, sondern nur ein geringer Teil. Insgesamt bleibt der Säureanteil im Überschuss, sodass deine Magenflüssigkeit immer noch einen sauren Charakter hat. Den sauren Charakter benötigst du, damit die Nahrung auch verdaut werden kann.

    Als Wirkstoff in den Tabletten gegen Sodbrennen werden meist Carbonate verwendet. Diese reagieren mit der Magensäure, welche Salzsäure ist, zu einem gelösten Salz, Wasser und Kohlenstoffdioxid.

    Wirkstoffe bei Rennie: Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat

    Calciumcarbonat und Hydrogenchlorid reagieren zu Calciumchlorid und Wasser und Kohlenstoffdioxid.

    $\ce{CaCO3 + 2 HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}$

    Magnesiumcarbonat und Hydrogenchlorid reagieren zu Magnesiumchlorid und Wasser und Kohlenstoffdioxid.

    $\ce{MgCO3 + 2 HCl -> MgCl2 + H2O + CO2 ^}$

    Wirkstoffe bei Bullrich Salz: Natriumhydrogencarbonat

    Natriumhydrogencarbonat und Hydrogenchlorid reagieren zu Natriumchlorid und Wasser und Kohlenstoffdioxid.

    $\ce{NaHCO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2 ^}$

     

    Reagenzglas 3: Wasser und Tabletten gegen Sodbrennen

    Die Hydroxid-Ionen sind für den basischen pH-Wert der Lösung verantwortlich.

    Wirkstoffe bei Rennie: Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat

    Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat sind unlöslich in Wasser. Sie bilden eine basische Suspension.

    Wirkstoffe bei Bullrich Salz: Natriumhydrogencarbonat

    Natriumhydrogencarbonat und Wasser reagieren zu Natrium-Ionen und Wasser und Hydroxid-Ionen und Kohlenstoffdioxid.

    $\ce{NaHCO3 + H2O -> Na^+ + H2O + OH^- + CO2 ^}$

    Aufgabe
    Aufgabe

    a) Was würde passieren, wenn du zu der Säure im Reagenzglas immer weiter Tabletten gegen Sodbrennen geben würdest?

    Lösung

    a) Die Tabletten gegen Sodbrennen wirken basisch. Gibst du diese zu der Säure, findet eine Säure-Base-Reaktion statt. Zunächst bleibt der Charakter der Lösung sauer. Dabei liegt das Gleichgewicht der Säure-Base-Reaktion auf Seiten der Säure. Bei weiterer Zugabe der Tabletten gegen Sodbrennen verschiebt sich nach und nach das Gleichgewicht auf Seiten der Base. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist das Gleichgewicht ausgeglichen und die Lösung neutral. Gibst du aber weiterhin Tabletten gegen Sodbrennen zu der Lösung, verschiebt sich das Gleichgewicht weiter auf Seiten der Base. Der Charakter der Lösung wird dann zunehmend basischer. Dies könntest du daran erkennen, dass der Indikator die Farbe grün-gelb anzeigt.

    b) Stelle dir vor, du hast Sodbrennen, aber genau diese Tabletten aus dem Experiment nicht zuhause. Was könntest du noch tun, um den Säuregehalt in deinem Magen zu verringern?

    Lösung

    b) Den Wirkstoff Natriumhydrogencarbonat $\ce{NaHCO3}$, der manchmal in Tabletten gegen Sodbrennen verwendet wird, findest du auch in der Küche und zwar in Backpulver bzw. Natron. Manche Menschen nehmen auch davon ein wenig in Wasser gelöst, wenn sie Sodbrennen haben. Allerdings solltest du da vorsichtig sein, weil die Dosierung schwieriger ist und du sonst Bauchschmerzen bekommen könntest.

    Um den Säuregehalt zu verringern, kannst du auch Wasser trinken, um deine Magenflüssigkeit zu verdünnen. Dabei verringert sich die Konzentration der Oxonium-Ionen, die für den sauren Charakter verantwortlich sind. Mehr zu der Konzentration von Säuren und Basen findest du im Artikel zu den Säure-Base-Konstanten.