Der Putzschrank
AFB I–IIIBeim Aufräumen des Putzschranks findet Mira fünf Reinigungsmittel und misst mit Indikatorpapier ihre pH-Werte: A Kalkentferner (pH 1), B Essigreiniger (pH 2,5), C Allzweckreiniger (pH 8), D Chlorreiniger (pH 12) und E Backofenspray mit Natriumhydroxid (pH 13). Der Duschkopf im Bad ist stark verkalkt.
- Nenne die beiden Produkte, bei denen Schutzhandschuhe am dringendsten nötig sind.
- Ordne jedem Produkt die Farbe zu, die Universalindikator darin annimmt.
- Erkläre mithilfe einer Reaktionsgleichung, warum es sprudelt, wenn Mira den Duschkopf in den Kalkentferner legt.
- Im Internet liest Mira: „Kalkentferner und Chlorreiniger zusammengießen — dann wirkt beides doppelt.“ Beurteile diesen Tipp.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
A Kalkentferner (pH 1) und E Backofenspray (pH 13) — beide liegen am weitesten von pH 7 entfernt und sind ätzend.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
A rot · B rot bis orange · C grün bis blaugrün · D blau bis violett · E violett.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(\mathrm{CaCO_3 + 2\,H_3O^+ \longrightarrow Ca^{2+} + CO_2 + 3\,H_2O}\)
Das Carbonat-Ion des Kalks nimmt zwei Protonen der Säure auf. Die entstehende Kohlensäure zerfällt sofort in Wasser und das Gas Kohlenstoffdioxid, das in Bläschen aufsteigt. Die Calcium-Ionen bleiben gelöst — der Kalk verschwindet.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Der Tipp ist gefährlich: Saurer Kalkentferner und Chlorreiniger setzen zusammen giftiges Chlorgas frei.
Außerdem ist er chemisch unsinnig: Die Säure (pH 1) und die basische Lösung (pH 12) reagieren miteinander, die Wirkung beider Mittel wird dadurch schwächer, nicht stärker. Reiniger immer einzeln verwenden.
Sodbrennen
AFB II–IIIMagensaft enthält Salzsäure und hat einen pH-Wert von etwa 1,5. Die Säure hilft beim Verdauen von Eiweiß und tötet Keime ab. Gelangt Magensaft in die Speiseröhre, brennt es: Sodbrennen. Tabletten dagegen (Antazida) enthalten zum Beispiel Magnesiumhydroxid \(\mathrm{Mg(OH)_2}\) oder Calciumcarbonat \(\mathrm{CaCO_3}\).
- Für Magnesiumhydroxid gilt: Die Hydroxid-Ionen nehmen die Protonen der Oxonium-Ionen auf. Stelle die Reaktionsgleichung für die Reaktion von \(\mathrm{Mg(OH)_2}\) mit Oxonium-Ionen auf.
- Eine Tablette senkt die Konzentration der Oxonium-Ionen im Magen auf ein Hundertstel. Berechne den neuen pH-Wert.
- Vergleiche die Wirkung einer Magnesiumhydroxid-Tablette mit der einer Calciumcarbonat-Tablette.
- Ein Freund meint: „Ich nehme so viele Tabletten, bis mein Magensaft neutral ist — dann habe ich nie wieder Sodbrennen.“ Nimm Stellung zu diesem Plan.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\mathrm{Mg(OH)_2 + 2\,H_3O^+ \longrightarrow Mg^{2+} + 4\,H_2O}\)
Jedes der beiden Hydroxid-Ionen nimmt ein Proton auf und wird zu Wasser; dazu kommen die zwei Wassermoleküle aus den Oxonium-Ionen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Faktor \(\tfrac{1}{100}=10^{-2}\) bedeutet zwei Zehnerschritte: \(\text{pH}=1{,}5+2=3{,}5\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Gemeinsamkeit: Beide Stoffe sind Basen, nehmen Protonen der Oxonium-Ionen auf und heben so den pH-Wert im Magen.
Unterschied: Beim Calciumcarbonat entsteht zusätzlich Kohlenstoffdioxid (\(\mathrm{CaCO_3 + 2\,H_3O^+ \longrightarrow Ca^{2+} + CO_2 + 3\,H_2O}\)) — das Gas führt zu Aufstoßen und Blähungen. Magnesiumhydroxid bildet nur Wasser und Magnesium-Ionen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Der Plan ist nicht sinnvoll. Der Magen braucht den sauren pH-Wert, um Eiweiß zu verdauen und Keime abzutöten; ein neutraler Magensaft würde beides behindern.
Außerdem ist die Menge an Tabletten begrenzt, weil zu viel davon selbst Nebenwirkungen hat, und der Magen bildet ständig neue Säure nach. Sinnvoll ist, die Säure nur so weit abzupuffern, dass das Brennen nachlässt — und bei häufigem Sodbrennen ärztlichen Rat einzuholen.