Schwefelsäure und Haushaltszucker ausgleichen?
Die Bahn streikt und die Studenten und Dozneten können nicht in die Uni. 😀OMG, Geilon, Digga, Vorlesungsausfall for the win.🚄 Mitnichten, meine Lieben, mitnichten! Denn wenn wir eines aus der Corona-Pandemie gelernt haben, dann dass man nicht zwingend in die Uni kommen muss, um eine Vorlesung zu halten. Stattdessen wurde sich entschieden uns auf virtuellem Wege mit Reaktionsgleichungen zu beglücken.
"Konzentrierte Schwefelsäure wird auf Haushaltszucker (C12 H22 O11 getropft. Formuliere die Reaktionsgleichung".
Lösung:
Ich raffe es nicht,ich kapier es nicht, "It will me ned in die Köpp hinei".
Ok gut wir haben hier Schwefelsäure und Haushaltszucker. Da Schwefelsäure gern mal das Wasser anzieht, wird also das Waser aus dem Zucker entfernt. Es entsteht also H2O. Statt C12H22O11 haben wir also stattdessen C und H2O. Und halt natürlich noch die Schwefelsäure H2SO4.
Was ich nicht gnaz verstehe, ist warum am Ende ein "Mal"-Zeichen steht. Liegt dass daran dass Wasser aus dem Zucker entfernt und ein neues Wassermolekül entsteht?
Wir hätten dann also die Gleichung:
C12H22O11 + H2SO4 -> C + H2SO4 * H2O
So, jetzt kommt das heitere Ausgleichen. Und genau da liegt der Hund in der Petersilie begraben. Warum tut das Tier das?
Auf der linken Seite haben wir 12 C-Atome. Dann müssen wir auf der rechten Seite das C auch mal 12 nehmen. Soweit, so (un-) gut.
Jetzt die H-Atome.
Auf der linken Seite haben wir 22 H-Atome aus dem C12H22O11 und 2 aus dem H2SO4, kommen wir also insgesamt auf 24.
Auf der rechten Seite haben wir 2 H-Atome aus dem H2SO4 und 2 aus dem H2O. Kommen wir also auf 4. Ich weiß jetzt nicht wie genau man da jetzt einen Ausgleich machen soll. Ok, irgendwie muss man 4 * 6 nehmen, um auf die 24 zu kommen aber wenn ich jetzt z.b. rechts die Schwefelsäure mal 6 nehme, dann hätte ich rechts 24 H-Atome aus dem H2SO4, aber immer noch die 2 H-Atome aus dem H2O, was da noch "dranbappt", also insgesamt jetzt 26.
Am Schlimmsten wird es mit den O-Atomen Da haben wir links aus dem C2H22O11 direkt 11 O-Atome und nochmal 4 aus dem H2SO4, also insesamt 15 links und auf der rechten Seite aus dem H2SO4 die 4 O-Atome.
4 und 15 - zwei Zahlen, die sich mathematisch überhaupt nicht auf ein kgV reduzieren lassen.
Ich bin ehrlich gesagt total ratlos, wie ich jetzt mit
links C = 12, H = 24, O = 15, S = 1
und rechts
C = 1 , H = 4, S = 1, O = 4. einen Ausgleich herbeiführen soll.
Der Ausgleichungsrechner guckt mich schweigend an wie Nachbars Lumpi und ich würd die Gleichung gern irgendwann können, bevor ich in Frührente gehe. Ich hab auch schon mit dem Ansatz C12O22HO11 = C6H12O6 + C6H12O6 gearbeitet. Leider überhaupt nicht zielführend
Mit freundlichen Grüßen,
Jesenk, der Einundachtzigste
2 Antworten
Also erstmal: Witziger Text, aber vielleicht etwas overkill für so eine Frage. Naja, legen wir mal los.
Zuerst mal zur Verwirrung mit dem "Mal-Zeichen". Das kennzeichnet ein Hydrat. Heißt im Prinzip nichts anderes, als dass die Substanz eine gewisse Menge Wasser enthält. In diesem Fall eben 1:1. Es gibt auch andere Verhältnisse wie zum Beispiel Hexahydrate der Form CoCl2 * 6 H2O. Wichtig ist, dass dieses Verhältnis bestehen bleibt. Du behandelst ein Hydrat beim Ausgleichen also wie einen einzelnen Stoff, der aber aus zwei getrennten Molekülen besteht.
Damit wird auch das ausgleichen einfacher. Wie du schon festgestellt hast, musst du vor das C einfach nur eine 12 schreiben. Wir haben also:
C12H22O11 + H2SO4 -> 12 C + H2SO4 * H2O
Der Rest des Zuckers ist jetzt noch H22O11. Das wird alles zu Wasser umgesetzt. Daraus können wir 11 H2O Moleküle bauen. Die müssen jetzt ins Hydrat. Wir brauchen daher auch 11 Teile Hydrat, also 11 H2SO4 * H2O, um die 11 H2O Teilchen unter zu bringen. Dafür müssen wir natürlich auch 11 Teile H2SO4 auf der linken Seite rein schmeißen. Wir erhalten:
C12H22O11 + 11 H2SO4 -> 12 C + 11 H2SO4 * H2O
Das Hydrat ist ein Teil, darin darfst du nichts verändern. Gleiche Regel wie bei den tiefgestellten Zahlen in Molekülen. Wenns dir hilft, kannst du auch eine Klammer drum machen und es als (H2SO4 * H2O) schreiben. Die Anzahl muss dann wie immer davor.
Theoretisch musst du auch alles zusammen zählen ja, aber wenn ich links H2SO4 stehen hab und rechts auch, dann ist es einfacher das als H2SO4 zu lassen. Alles auseinander zu legen und einzeln zu zählen ist viel umständlicher und führt nur zu Verwirrung, wie man sieht.
Ausgleichen muss man einfach üben, irgendwann hat man das raus
Man ist wohl fälschlicherweise davon ausgegangen, dass euch die Stoffe reichen und man gestandenen Studenten nicht alles bis ins letzte Detail erklären muss.
Die korrekte Gleichung wäre natürlich:
C 12 H 22 O 11(s) + H 2 SO 4(l) ➜ 11 H 2 O (g) + 12 C (s) + H 2 SO 4(l)
Noch mehr dazu (und wie es nach Kohlenstoff, Wasser und Schwefelsäure "weitergeht") erfährst du hier:
Haushaltszucker (Saccharose):
Nach der Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure in das Reagenzglas mit dem
Haushaltszucker beginnt die Reaktion unter Gasbildung. Zunächst verfärbt sich
der Zucker an einigen Stellen von braun zu schwarz, bis letztendlich der ganze
Zucker eine schwarze Farbe annimmt. Am Ende des Versuches ist eine deutliche
Volumenzunahme sichtbar.
Gerade die Saccharose (besitzt im Molekül ein Wasserstoff/Sauerstoff
Verhältnis von 2:1), wird von der Schwefelsäure stark entwässert.
Es bleibt dabei schwarzer elementarer Kohlenstoff übrig.
C 12 H 22 O 11(s) + H 2 SO 4(l) ➜ 11 H 2 O (g) + 12 C (s) + H 2 SO 4(l)
Die Reaktion ist zum einen also auf den hygroskopischen Charakter der
Schwefelsäure, zum anderen aber auch auf Redoxvorgänge zurück zu führen.
Bei der Reaktion der Kohlenstoffatome aus dem Zuckermolekül mit der
Schwefelsäure entstehen Schweflige Säure (Abzug 1) und Kohlenstoffdioxid.
C + 2 H 2 SO 4 ➜ CO 2 + 2 H 2 SO 3
Die schweflige Säure zerfällt ihrerseits in Schwefeldioxid und Wasser.
Die entstehenden Gase wie Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Schwefeldi-
oxid treiben die Masse in die Höhe.
Was macht dich so sicher, dass die Gleichung die richtige ist? Die vom Fragesteller ist (m.M.n.) sogar richtiger, weil sie den wasserziehenden Effekt über Bildung der Hydrate mit berücksichtigt.
Deine tut das nicht. Laut der würde ein Schwefelsäure-Molekül 11 Wasserteilchen bilden. Das wäre aber eine so hohe Verdünnung, dass der wasserziehende Effekt der Schwefelsäure nicht mehr gegeben ist.
Wenn der linke Teil korrekt ist, passt mein rechter. Wenn auch links Mengenangaben fehlen, passt deiner. Dem FS scheint es ohnehin egal zu sein...
Ne es ist nicht egal, aber ich versteh nicht die mathematischen Hintergründe deiner Berechnung. Du hast keine Tabelle aufgestellt mit C, H, O, usw. auf der linekn und rechten Seite so wie wir das immer machen müssen. Deswegen fällt mir das schwer nachzuzollziehen.
Danke für die Antwort. Ich bin nur noch nicht ganz sicher, ob ich Dich richtig verstanden habe.
Also ist das Hydrat beim Ausgleich quasi sowas wie "ne Konstante" hinter dem Stoff. Weil ich hatte ja erst die Moleküle aus dem Hydrat in die Rechnung mit eingeflossen, also
Links: C = 12, H = 26, O = 16, S = 1
Rechts: C = 12, H = 4, O = 5, S= 1.
Da kamen dann ja ziemlich unhandliche Zahlen bei raus.
Du betrachtest jetzt aber in deiner Rechnung das Hydrat getrennt, wenn ich das richtig verstehe. Also:
Links: C= 12, H = 22, O = 11 (aus dem Zucker) H = 2, S = 1, O = 4 (aus der Schwefelsäure)
Rechts: C = 12, H = 2, O = 1 (aus dem Hydrat) , H = 2, S = 1, O = 4 (aus der Schwefelsäure).
Wir gleichen jetzt also erstmal nur das Hydrat aus. indem H = 2 und O =1 rechts jeweils mit 11 multiplizieren. Dann wäre das
C12 H22 O11 + H2 SO4 -> C + H2SO4 * 11 H2O
falls man das so schreiben darf. (Klingt bisschen sus):
Dann hätten wir doch jetzt
Links: C= 12, H = 22, O = 11 (aus dem Zucker) H = 2, S = 1, O = 4 (aus der Schwefelsäure)
Rechts: C = 12, H = 22, O = 11 (aus dem Hydrat) , H = 2, S = 1, O = 4 (aus der Schwefelsäure).
Und dann wär doch bereits alles Ausgeglichen, oder?
Deinen Ausführungen entnehme ich, dass man wohl aber die 11 nicht so neckisch einfachs vors Hydrat schreiben darf, sondern anscheinend eher vor dem "Vor-Fakto"r, der mit dem Hydrat "multipliziert" wird, ums mal mathematisch auszudrücken.
Also wahrscheinlich eher so:
C12 H22 O11 + H2 SO4 -> C + 11 H2SO4 * H2O
Dann hätten wir jetzt
Links: C = 12, H = 22, O = 11 (aus dem Zucker) + H = 2, S = 1, O = 4 (aus der Schwefelsäure)
Rechts. C = 12, H = 22, = O = 11 (aus dem Hydrat) - und weil sich die "11" als Vorfaktor wahrscheinlich auf die Schwefelsäure ebenfalls auswirkt, nochmal H = 22, S = 11, O = 44 (aus der Schwefelsäure) .
Um dieses Ungleichgewicht zu balancieren, wird dann also die Schwefelsäure links auch nochmal mit 11 multipliziert. Dann hätten wir:
Links: C = 12, H = 22, O = 11 (aus dem Zucker) + H = 22, S = 11, O = 44 (aus der Schwefelsäure).
Rechts C = 12, H = 22, O =11 (aus dem Hydrat) + H = 22, S = 11, O =44 (aus der Schwefelsäure).
Kann das so sein?
Wie kommt man überhaupt auf die Idee hier die H- und O-Atome aus dem Zucker umd aus dem Schwefel auf der linken Seite getrennt zu betrachten. Hab das in den Videos immer so gelernt dass man die alle zusammenzählen muss, aber ist ja ein geschickter Schachzug von Dir.