Chemie Experiment Reaktionsgleichung?
Guten Tag, ich habe heute in der Schule im Chemieunterricht 2 Experimente gemacht, und soll im Protokoll bei beiden eine Reaktionsgleichung angeben. Da ich das nicht verstehe, bitte ich um eine Reaktionsgleichung (evt. mit kurzer Erklärung) für die 2 jeweiligen Experimente:
- Zu Magnesiumcarbonat (MgCO3) Essigsäure (CH₃COOH) geben und das Gefäß schließen. Nach 2-3 Minuten warten das entstandene Gas in ein Glas geben, worin sich ein brennendes Teelicht befindet. Am Ende ging das Teelicht aus.
- Mineralwasser (Sprudelwasser) in ein Reagenzglas füllen, 2 Tropfen Universalindikator rein machen. Da war das Wasser orange. Anschließend sollten wir es über ein Bunsenbrenner mit leuchtender Flamme halten. Da ging die Farbe ins gelb-grünliche
Im Vorhinein bedanke ich mich schonmal Vielmals um die Antworten!
2 Antworten
Moin,
im ersten Experiment hast du eine Säure zu einem Carbonatsalz gegeben. Carbonate (wie hier Magnesiumcarbonat) sind Salze der schwachen Säure Kohlensäure. Das bedeutet, dass sich der Säurerest der Kohlensäure (das Carbonat-Anion) mit den Magnesium-Kationen verbunden hat.
Und nun gibt es da so eine Regel, nach der stärkere Säuren schwächere Säuren aus deren Salzen drängen.
Na ja, und wenn du jetzt die (etwas) stärkere Ethansäure (= „Essigsäure”) zu dem Magnesiumcarbonat gibst, dann geben Ethansäuremoleküle (die „Essigsäure”) ihre Protonen an das Carbonat-Anion ab und machen daraus zunächst wieder Kohlensäure. Die ebenfalls entstehenden Säurereste der Ethansäure („Essigsäure”), die man Acetat-Anionen nennt, nehmen dann die Stelle der Carbonat-Anionen im Salz ein.
Du siehst, die stärkere Ethansäure verdrängt die schwächere Kohlensäure aus ihrem Salz, dem Magnesiumcarbonat.
Das Reaktionsschema zu dieser Reaktion sieht zunächst einmal folgendermaßen aus:
MgCO3(s) + 2 CH3–COOH(aq) ---> Mg(OOC–CH3)2(aq) + H2CO3(aq)
Wenn ihr die Zustände der Reaktionsteilnehmer („fest”, „flüssig”, „gasförmig” oder „in Wasser gelöst”) noch nicht hattet oder gewöhnlich nicht mit angebt, dann kannst du kürzer auch das hier schreiben:
MgCO3 + 2 CH3–COOH ---> Mg(OOC–CH3)2 + H2CO3
Aber das ist nur die halbe Wahrheit. Kohlensäure hat nämlich instabile Moleküle. Das heißt, dass Kohlensäuremoleküle unter Wasserabspaltung zerfallen (Erlenmeyer-Regel). Darum geht die Reaktion noch weiter:
H2CO3(aq) ---> H2O(l) + CO2(g)↑
Und hier hast du dann auch das Gas (Kohlenstoffdioxid), das bei dieser Reaktion entsteht und das ihr aufgefangen habt.
Kohlenstoffdioxid hat schließlich auch die Eigenschaft, auf Flammen eine erstickende Wirkung zu haben, was ihr ja auch geprüft habt.
Die chemischen Vorgänge dieses Experiments sind also
1. Die Verdrängung der schwächeren Kohlensäure aus dem Carbonat:
MgCO3(s) + 2 CH3–COOH(aq) ---> Mg(OOC–CH3)2(aq) + H2CO3(aq)
und gleich im Anschluss daran
2. der Zerfall der instabilen Kohlensäure unter Abspaltung von Wasser:
H2CO3(aq) ---> H2O(l) + CO2(g)↑
Beide Prozesse laufen im Grunde direkt zusammen ab, so dass du sie auch in folgender Weise zusammenfassen kannst:
MgCO3(s) + 2 CH3–COOH(aq) ---> Mg(OOC–CH3)2(aq) + H2O(l) + CO2(g)↑
Festes Magnesiumcarbonat und in Wasser gelöste Ethansäure („Essigsäure”) reagieren zu in Wasser gelöstem Magnesiumacetat, flüssigem Wasser und gasförmigem Kohlenstoffdioxid.
Zu Experiment 2:
Sprudeliges Mineralwasser enthält unter anderem Kohlensäure. Da Kohlensäure eine (schwache) Säure ist, färbt sie einen Universalindikator orange (für eine Rotfärbung reicht die Säurestärke im Mineralwasser nicht aus).
Da du nun schon weißt, dass Kohlensäure darüber hinaus instabil ist und leicht unter Wasserabspaltung zerfällt, wobei Kohlenstoffdioxid übrig bleibt, das seinerseits als Gas ausperlt und aufsteigt (das sind im Mineralwasser dann die kleinen Bläschen, die man sprudeln sieht und im Mund das prickelnde Gefühl verursachen), kannst du jetzt auch erkennen, dass Kohlensäure aus der Vereinigung von Wasser und Kohlenstoffdioxid entsteht, aber sehr schnell auch wieder in Kohlenstoffdioxid und Wasser zerfällt. Das drückst du folgendermaßen aus:
1. Bildung von Kohlensäure
H2O(l) + CO2(g) ---> H2CO3(aq)
2. Zerfall von Kohlensäure
H2CO3(aq) ---> H2O(l) + CO2(g)
oder (zusammengefasst):
H2O(l) + CO2(g) ⇌ H2CO3(aq)
Nun musst du nur noch wissen, dass sich Gase in warmem Wasser schlechter lösen als in kaltem. Das bedeutet, wenn du das sprudelige Mineralwasser erwärmst, dann löst sich das Kohlenstoffdioxid schlechter im Wasser. Das bedeutet wiederum, dass es stärker ausperlt und den Reaktionsraum (das Wasser) verlässt. Aber wenn es das Wasser verlässt, steht es nicht mehr für die Bildung der Kohlensäure zur Verfügung, verstehst du?!
Das führt dazu, dass zwar weiterhin die Kohlensäure zerfällt, aber keine neue mehr entsteht, weil das Kohlenstoffdioxid aus dem wärmer werdenden Wasser ausgetrieben wird.
Tja, und das zeigt dir dann auch der Universalindikator an, weil der von der orangen Farbe (die ein saures Milieu anzeigt) zu einem gelb-grünen Farbton umschwenkt. Grün zeigt ein neutrales Milieu an (reines Wasser), während Gelb anzeigt, dass das Milieu nur noch gaaanz schwach sauer ist.
Das passt zusammen, weil ja die Kohlensäure zerfällt (also weniger wird) und das Kohlenstoffdioxid durch das Erwärmen den Reaktionsraum (Wasser) verlässt.
Alles klar?
LG von der Waterkant
Zu 1.
Nein, du musst das nicht so schreiben, wie ich es getan habe. Es ist nur so, dass der negativ geladene Teil des Acetat-Anions das Carboxylat ist (–COO–). Darum bevorzuge ich die Version, die den negativ geladenen Teil zum Magnesium-Kation gerichtet hat. Aber „Mg(CH3–COO)2” geht genau so...
Zu 2.
C2H4O2 ist eine Summenformel. Diese haben den Nachteil, dass sie nichts über die Struktur der Verbindung aussagen. Somit könnte mit dieser Summenformel einerseits Ethansäure („Essigsäure”) gemeint sein, aber eben auch 2-Hydroxyethanal (Glokolaldehyd), also entweder CH3–COOH oder HO–CH2–CH=O. Sogar den hypothetischen (nicht real existierenden) Methyl-Methanal-Ether könntest du daraus basteln: CH3–O–CH=O.
Mit anderen Worten: Du kannst die Summenformel verwenden, wenn völlig klar ist, dass du damit Essigsäure meinst. Aber um Verwechslungen mit Isomeren zu vermeiden, würde ich immer CH3–COOH bevorzugen.
Zu 3.
Wenn du nur ein Reaktionsschema aufschreiben willst, dann würde ich dieses nehmen:
H2CO3(aq) ---> H2O(l) + CO2(g)↑
Eine Kohlensäure-Lösung zerfällt in flüssiges Wasser und gasförmiges Kohlenstoffdioxid. Das gasförmige Kohlenstoffdioxid verlässt den Reaktionsraum (darum der Pfeil nach oben: ↑).
Damit zeigst du, dass aus der (sauren) Kohlensäure (auch durch das Erwärmen) neutrales Wasser wird, was ja auch der Farbumschlag des Indikators anzeigt.
Zu 4.
Genau. Das Kohlenstoffdioxidgas perlt aus dem Mineralwasser aus. Das Erhitzen treibt das Gas aus, so dass nur noch Wasser (und darin gelöste Mineralstoffe; Salze) übrig bleiben. Aber die Salze beeinflussen den pH-Wert des Wassers nicht und Wasser hat einen neutralen pH-Wert, den der Universalindikator mit einer grünlichen Farbe ja auch anzeigt.
Alles klar?
Nochmals ein lieber Gruß von der Waterkant
- Bei der Reaktion zwischen Essigsäure und Magnesiumcarbonat entstehen Magnesiumacetat, Kohlendioxidgas und Wasserdampf.
CH₃COOH + MgCO₃ → Mg(CH₃COO)₂ + CO₂ + H₂O
Wenn das entstandene Gas (CO₂) in ein Glas mit einem brennenden Teelicht gegossen wird, löscht es die Flamme, da es das für die Verbrennung notwendige Sauerstoffgas (O₂) verdrängt.
2. Der Universalindikator ändert seine Farbe aufgrund der Veränderung des pH-Werts des Mineralwassers, wenn es der Hitze des Bunsenbrenners ausgesetzt wird. Die anfängliche orange Farbe zeigt einen pH-Wert von etwa 3 an. Die gelb-grüne Farbe, die sich nach dem Erhitzen des Wassers bildet, zeigt einen pH-Wert von etwa 7 an.
H₂O + Wärme ⇌ H⁺ + OH-
Durch die Wärmezufuhr wird das Wasser in seine Bestandteile H⁺ (Wasserstoffionen) und OH- (Hydroxidionen) aufgespalten, was zu einem neutralen pH-Wert (etwa 7) und der gelb-grünen Farbe des Indikators führt.
ändert es was dass wir bei dem 2. das Wasser erhitzt haben, es aber nicht zum kochen brachen sollten? Und als wir es über den Bunsenbrenner hielten sah man kleine bläschen, stimmt das mit der reaktionsgleichung überein? Und unser lehrer will nicht sowas wie + wärme haben, also das einfach weg lassen und den Rest unberührt lassen? Lg
Hey! Erstmal vielen dank für die Hilfe, das hilft mir wirklich unnormal weiter. Ich hätte bloß noch ein paar kurze fragen:
1. Muss man Magnesiumacetat so wie du schreiben oder geht auch Mg(CH3COO)2?
2. Könnte man auch Magnesiumcarbonat (CH₃COOH) auch einfach zu C2H4O2 zusammenfassen? Falls nicht entschuldige ich mich für diese dumme Frage aber ich kann es nicht komplett ausschließen.
3. Ist es möglich das du nochmal das 2. Experiment nur nochmal als 1 Reaktionsgleichung aufschreibst? In dem Sprudelwasser ist ja noch H20 drin, also dann irgendwas mit H20 + H2C3 ->... (wenn möglich bitte in 1 Reaktionsgleichung, andernfalls nehme ich natürlich auch die 2)
4. Ich habe nicht ganz begriffen was bei dem 2. Experiment rauskommt. Geht da CO2 einfach raus und H20 bleibt normal?
Lg und schonmal Danke!