Gefährdung der Krustentiere durch Versauerung der Ozeane

Aufgabe

Gefährdung der Krustentiere durch Versauerung der Ozeane

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Abb. 1 Korallensterben durch Versauerung der Meere

Forscherinnen und Forscher sind alarmiert: Wegen des Klimawandels verändert sich der pH-Wert der Meere. Durch die Versauerung der Meere können sich Krustentiere (z.B. Krebse) nicht mehr durch ihren Panzer schützen. Kalkalgen und Plankton, die als eine Nahrungsgrundlage vieler Meereslebewesen dienen, werden weniger. Korallen können nicht mehr wachsen, vielmehr sterben sie nach und nach aus.

1. Forschungsfrage und Hypothese aufstellen

Stelle zu diesem Problem eine Forschungsfrage auf, die du experimentell untersuchen möchtest. Überlege dir auch schon einmal, welches Ergebnis du als Antwort deiner Forschungsfrage erwartest.

Welche Auswirkungen haben Säuren auf kalkhaltige Dinge?

2. Experimente planen

Plane, wie du deine Frage experimentell erforschen kannst.
Schreibe dazu auf, welche Materialien und Chemikalien du für dein Experiment benötigst.
Beschreibe, wie du das Experiment durchführen möchtest. Zeichne auch einen Versuchsaufbau dazu.
Führe das Experiment durch und notiere deine Beobachtungen.

Überlege dir oder recherchiere, welche Gegenstände aus deinem Alltag aus Kalk bestehen.

Überlege dir, wie du die Auswirkung von Säure auf einen kalkhaltigen Gegenstand aus deinem Alltag (z.B. Muschelschale, Eierschale oder Marmor) im Experiment erforschen kannst.

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Sarah Brauns (made with chemix.org)

Abb. 2 Reaktion von Marmor und Säure beforschen 

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Sarah Brauns (made with chemix.org)

Abb. 3 Reaktion von Kalk im Wasserkocher und Säure beforschen 

Möchtest du kleine Dinge aus Kalk und deren Verhalten mit Säure beforschen, zeigen wir dir hier eine Möglichkeit, wie du ein Experiment dazu durchführen kannst (Abb. 2).

Lege ein Stück Marmor in eine Petrischale.
Gib mithilfe einer Pipette einige Tropfen einer sauren Lösung auf das Stück Marmor.

Hast du Kalk in einem Topf oder Wasserkocher, zeigen wir dir hier, wie du das Verhalten mit Säure experimentell untersuchen kannst (Abb. 3).

Hast du einen Wasserkocher mit Kalkablagerungen, kannst du ein wenig Wasser und etwas saure Lösung in den Wasserkocher geben.
Möchtest du die Reaktion noch weiter vorantreiben, kannst du den Wasserkocher auch anstellen und die saure Lösung ein wenig erhitzen.

3. Beobachtung durchführen

Beobachte mit deinen Sinnen ganz genau, was bei dem Experiment passiert. Schaue und höre auch einmal hin.

Trockne die Stelle, an der du die saure Lösung gegeben hast, mit einem Tuch ab. Fühle über die Stelle und vergleiche sie mit einer anderen Stelle, auf die du keine saure Lösung gegeben hast.

4. Ergebnisse auswerten

Werte deine Beobachtungen aus. Erkläre, welche Reaktionen chemisch stattgefunden haben. Versuche auch, Reaktionsgleichungen aufzustellen.

Marmor, Kalk, Korallen und die Panzer der Krustentiere bestehen alle aus Kalk, welches wir Calciumcarbonat nennen. Überlege, was bei einem sauren pH-Wert des Wassers mit den Korallen und Krustentieren passiert.

Stelle eine Reaktionsgleichung mit Calciumcarbonat $\ce{(CaCO_3)}$ und 2 Essigsäure-Molekülen $\ce{(CH_3COOH)}$ auf. Stelle auch eine Reaktionsgleichung mit Calciumcarbonat $\ce{(CaCO_3)}$ und Salzsäure $\ce{(HCl)}$ auf.

Als Produkte entstehen immer ein Salz, Wasser und Kohlenstoffdioxid.

Bei der einen Reaktion entsteht als Salz das Calciumacetat und bei der anderen Reaktion Calciumchlorid.

5. Reflexion durchführen

Gibt es noch eine Frage, die ungeklärt ist? Dann plane gerne noch weitere Experimente.
Du möchtest mehr über die Versauerung der Ozeane wissen und erforschen? Dann schaue dir auch gerne noch weitere Experimente hierzu aus dem Themenbereich der Säuren und Basen an.

Lösung

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Vorlesen

Beobachtung

Wenn du saure Lösung auf Kalk gibst, löst sich der Kalk nach und nach. Du kannst auch Gasblasen erkennen, die sich bilden. Eventuell hörst du es auch leicht zischen.

Ergebnis

Kalk ist das umgangssprachliche Wort für den Fachbegriff Calciumcarbonat. Calciumcarbonat ist schwerlöslich. Deswegen kannst du es im Wasserkocher und im Badezimmer als weiße Ablagerung erkennen. Deswegen können Krustentiere auch einen schützenden Panzer aus Calciumcarbonat besitzen, obwohl sie im Wasser leben.

Verändert sich der pH-Wert des Wassers und wird leicht sauer, reagiert allerdings das Calciumcarbonat mit der Säure. Dabei löst sich das Calciumcarbonat. Die Calcium-Ionen gehen in die Lösung. Die Carbonat-Ionen reagieren mit der Säure zu einem Salz, gasförmigem Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Je nachdem, welche Säure du verwendest, bilden sich unterschiedliche Produkte.

Calciumcarbonat und Essigsäure reagieren zu Calcium-Ionen, Acetat-Ionen, Kohlenstoffdioxid und Wasser.

$\ce{CaCO3 + 2 CH3COOH -> Ca^2+ + 2 CH3COO^- + CO2 + H2O}$

Calciumcarbonat und Salzsäure reagieren zu Calcium-Ionen, Chlorid-Ionen und Kohlenstoffdioxid und Wasser.

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

Im Meer ist die Kohlensäure für die Veränderung des pH-Werts verantwortlich. Sie entsteht im Gleichgewicht aus dem Kohlenstoffdioxid in der Luft. Als Folge lösen sich die Panzer der Krustentiere und Korallen, die aus Calciumcarbonat bestehen.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Säuren und Basen