Einführung in die Säuren und Basen

Beobachtung

Reaktion von Metall und Säure

Wenn du Schwefelsäure zu Magnesium, Zink und Eisen gibst, entwickelt sich ein Gas (Abb. 5). Die Metalle lösen sich mit der Zeit. Bei Kupfer erkennst du keine Veränderung.

Überprüfen des Gases

Bei Magnesium, Zink und Eisen ist die Knallgasprobe positiv. Das heißt, wenn das aufgefangene Gas an eine Flamme gehalten wird, gibt es ein ploppendes Geräusch. Bei Kupfer ist die Knallgasprobe negativ. Es ertönt kein Geräusch.

Überprüfen der Lösung

Bei der Lösung von Magnesium, Zink und Eisen lagert sich beim Eindampfen ein weißer Feststoff am Objektträger ab.

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch

Ergebnis

Reaktion von Metall und Säure

Schwefelsäure und Wasser reagieren zu Oxonium- und Sulfat-Ionen. Deswegen verwenden wir bei den folgenden Reaktionsgleichungen die Darstellung der Ionen.

$\ce{H2SO4 + 2 H2O -> 2 H3O^+ + SO4^2-}$

Unedle Metalle reagieren mit Schwefelsäure. Edle Metalle, wie das Kupfer, reagieren nicht.

Magnesium und Schwefelsäure reagieren zu Magnesiumsulfat, Wasser und Wasserstoff.

$\ce{Mg + 2 H3O^+ + SO4^2- -> Mg^2+ + SO4^2- + 2 H2O + H2 ^}$

Zink und Schwefelsäure reagieren zu Zinksulfat, Wasser und Wasserstoff.

$\ce{Zn + 2 H3O^+ + SO4^2- -> Zn^2+ + SO4^2- + H2O + H2 ^}$

Eisen und Schwefelsäure reagieren zu Eisen(II)-sulfat und Wasserstoff.

$\ce{Fe + 2 H3O^+ + SO4^2- -> Fe^2+ + SO4^2- + H2O + H2 ^}$

Überprüfen des Gases

Wie du eben lesen konntest, entsteht bei der Reaktion unedler Metalle und Schwefelsäure Wasserstoff. Dies ist ein Gas, welches mit Sauerstoff explosiv wirkt. Die Menge an Wasserstoff, die bei der Reaktion im Reagenzglas entsteht, ist gering, vermischt sich aber trotzdem mit dem Sauerstoff aus der Luft. Wenn du eine Flamme an das Gasgemisch hältst, findet eine Explosion statt, welche du durch die geringe Gasmenge als Ploppen wahrnehmen kannst. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren dabei zu Wasser.

\(\ce{2 H_2 + O_2 -> 2 H_2O}\)

Überprüfen der Lösung

Bei der Reaktion unedler Metalle und Schwefelsäure entstehen die Sulfate der Metalle. Magnesiumsulfat, Zinksulfat und Eisensulfat sind Salze, die als Rückstand bleiben, wenn du das Wasser entziehst.

$\ce{\ce{Mg^2+}_(_a_q_) + SO4^2-_(_a_q_) + 2 H2O_(_l_) ->[-H2O] MgSO4_(_s_)}$

$\ce{\ce{Zn^2+}_(_a_q_)+ SO4^2-_(_a_q_) + 2 H2O_(_l_) ->[-H2O] ZnSO4_(_s_)}$

$\ce{\ce{Fe^2+}_(_a_q_) + SO4^2-_(_a_q_)+ 2 H2O_(_l_) ->[-H2O] FeSO4_(_s_)}$

Edelmetalle, wie Kupfer, Silber, Gold und Platin reagieren nicht mit Säure. Sie eignen sich deshalb als Metall zur Herstellung einer Zitronenpresse. Allerdings haben diese Metalle auch einen hohen Preis, weshalb die Zitronenpresse teuer werden würde. Um Gegenstände aus Metall herzustellen, die beständig gegenüber Säure sind, wird häufig Edelstahl rostfrei verwendet (z.B. Besteck). Dies ist eine Stahl-Legierung, die meist noch einen Anteil Chrom enthält. Der Preis für den Rohstoff Edelstahl rostfrei entspricht der Hälfte des Kupfer-Preises. Silber, Gold und Platin sind noch wertvoller als Kupfer. In deinem Fall solltest du dich lieber an den Legierungen als an den Reinmetallen orientieren, um eine säurebeständige Zitronenpresse anfertigen zu lassen.