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Versuche

Salzsäurespringbrunnen (Demonstration)

Zielsetzung

  • In diesem eindrucksvollen Versuch kannst du zum einen die Löslichkeit des Hydrogenchlorid-Gases und zum anderen die saure Wirkung einer Hydrogenchlorid-Lösung (Salzsäure) beobachten.

Hinweise zur Gefährdung

Dieses Experiment darf nur von Lehrpersonen durchgeführt werden!

Material

  • Gasentwickler
  • Rundkolben
  • Glaswanne (z. B. pneumatische Wanne)
  • Stativ mit Muffen und Klemmen
  • 2 Stopfen (durchbohrt und nicht durchbohrt)
  • Pasteur-Pipette


Chemikalien

  • Universalindikator
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Edukte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Schwefelsäure \( \ce {H2SO4} \)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1
H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338+P310: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Natriumchlorid $\ce{NaCl}$
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
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Wasser \(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
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Schwefelsäure
\( \ce {H2SO4} \)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1
H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338+P310: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
Natriumchlorid
$\ce{NaCl}$
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Wasser
\(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.

Produkte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Salzsäure $\ce{ HCl}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen.
P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338+P310: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
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Hydrogenchlorid als Reaktionsprodukt \(\ce{HCl}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3
H331: Giftig bei Einatmen. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. EUH071: Wirkt ätzend auf die Atemwege.
P260: Gas/Dampf nicht einatmen. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353+P315: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P304+P340+P315: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P305+P351+P338+P315: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. P405: Unter Verschluss aufbewahren.
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Salzsäure
$\ce{ HCl}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen.
P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338+P310: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
Hydrogenchlorid als Reaktionsprodukt
\(\ce{HCl}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3
H331: Giftig bei Einatmen. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. EUH071: Wirkt ätzend auf die Atemwege.
P260: Gas/Dampf nicht einatmen. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353+P315: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P304+P340+P315: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P305+P351+P338+P315: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. P405: Unter Verschluss aufbewahren.

Bildung des Hydrogenchlorid-Gases

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Christian Haberl / made with chemix.org
Abb. 1: Gasentwickler zur Herstellung von Hydrogenchlorid-Gas

Zunächst erzeugst du unter dem Abzug mit Hilfe einer Gasentwickler-Apparatur Hydrogenchlorid-Gas (siehe Abb. 1). Dieses bildet sich, wenn du konzentrierte Schwefelsäure auf festes Natriumchlorid tropfst. Dabei entsteht gasförmiges Hydrogenchlorid (\(\ce{HCl}\)). Dieses Gas leitest du in einen trockenen Rundkolben über und verschließt diesen anschließend luftdicht mit einem Stopfen. Jetzt kannst du das gewonnene Gas für den eigentlichen Versuch verwenden.

​Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Christian Haberl / made with chemix.org
Abb. 2: Versuchsaufbau Springbrunnenversuch

Fülle die pneumatische Wanne mit Wasser und versetzte dieses mit wenigen Tropfen Universalindikator. Die gelbe Färbung zeigt eine neutrale Lösung an. Ersetze unmittelbar vor Beginn des Demonstrationsexperiments den Stopfen auf dem Rundkolben, der mit Hydrogenchlorid-Gas gefüllt ist, durch einen von einer Pasteurpipette durchbohrten Stopfen. Hänge den Rundkolben anschließend kopfüber so in die mit Wasser gefüllte pneumatische Wanne, dass die Pasteurpipette einige Zentimeter unter die Wasseroberfläche ragt. Falls der Wasserstand in der Pasteur-Pipette nach einiger Wartezeit nicht ohne Hilfe ansteigt, kannst du durch Umdrehen des Rundkolbens wenige Tropfen Wasser in den Rundkolben schütteln, woraufhin die Reaktion schlagartig startet.

Aufgabe
Aufgabe

Beschreibe deine Beobachtung und versuche diese zu erklären!

Lösung

Abb. 3 Demonstrationsversuch Salzsäurespringbrunnen

 

Beobachtung

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Christian Haberl / made with chemix.org
Abb. 4: Versuchsergebnis Salzsäure-Springbrunnen

Sobald die ersten Tropfen in den Rundkolben gelangt sind, wird schlagartig immer mehr Wasser in den Rundkolben gesogen und die Lösung im Kolben färbt sich durch den Universalindikator rot. Die gesamte Versuchsbeobachtung ist im Video von Abb. 3 dargestellt.

 

Erklärung

Das Hydrogenchlorid-Gas löst sich sehr gut in Wasser. Durch das Lösen des Hydrogenchlorid-Gases im Wasser entsteht innerhalb des Rundkolbens ein Unterdruck. Dadurch wird immer mehr Wasser in den Rundkolben gesogen. Je mehr Wasser sich im Rundkolben befindet, desto schneller löst sich das noch verbliebene Hydrogenchlorid-Gas im Wasser. In einem Liter Wasser können sich bei 20° C über 442 Liter Hydrogenchlorid lösen. Je größer also die Menge an Hydrogenchlorid-Gas im Rundkolben ist, umso mehr Wasser aus der Wanne kann nach oben gesaugt werden. Das Hydrogenchlorid-Gas reagiert in einer Säure-Base-Reaktion mit dem Wasser. Es entsteht eine saure Lösung, die über die Rotfärbung des Universalindikators sichtbar wird. Bei der Reaktion wird das Proton aus dem Hydrogenchlorid-Molekül auf das Wasser-Molekül übertragen. Die Animation in Abb. 5 verdeutlicht die Reaktion:

 

Abb. 5 Animation der Reaktion von Hydrogenchlorid mit Wasser