Die Chemie muss stimmen
Und weiter geht’s in der CVF- Reihe “viel gelernt und viel vergessen“. Nach den beiden Laborkursen ist diesmal der erste Teil der 3 Chemiekurse auf dem Plan. Nachdem unsere Mitglieder im Umgang mit Laborgeräten und Materialien wieder fit getrimmt sind, können wir beruhigt auch das eine oder andere Laborexperiment in den Kurs einbinden. Doch immer schön der Reihe nach!
Ein Dienstag an dem es nur einmal regnet, der 09.05.2006. Doch das schlechte Wetter ist bald einmal vergessen, als Roland Nesa und Alex Käser, unsere zwei Labor- und Chemieexperten die Runde begrüssen und den Theorieblock starten. Chemieunterricht muss nicht langweilig sein, insbesondere dann nicht, wenn anhand einiger Praxisbeispiele auch alle Teilnehmer aktiv eingebunden werden. Themen wie das Gesetzt der Massenerhaltung waren den meisten noch präsent, der chemische Wirkungsgrad forderte die grauen Zellen schon etwas mehr und die Redox- Reaktionen sowie insbesondere die stöchiometrischen Berechnungen hielten uns dann ganz schön auf Trab. Wie bereits in den Laborkursen bildeten sich nach dem kurzen theoretischen Teil zwei Gruppen, die anschliessend unter optimaler Betreuung losgelassen wurden.

Red Bull und Bier

Starten wir mit dem ersten Teil, der Säure / Base- Theorie. Säuren enthalten bekanntlich Wasserstoffatome, welche in wässriger Lösung als Proton (positiv geladenes Teilchen) abgespalten werden:

HCl ? H+ + Cl-

Basen enthalten Hydroxidionen welche in wässriger Lösung abgespalten werden:

NaOH ? Na+ + OH-

Soweit, so einfach und gut. Der daraus resultierende pH- Wert ist somit ein Mass für die Wasserstoffionenkonzentration einer Lösung. Bei starken Säuren lässt sich der pH- Wert nach folgender Formel berechnen:

-log (Konzentration in mol / L)

2g einer Schwefelsäure (H2SO4) in einem Liter Wasser können demnach wie folgt berechnet werden (H2SO4 = 98g/mol)

2g _ = 0.0204mol in einem Liter Wasser
98g/mol

-log aus 0.0204mol/L = pH 1.69 (wir haben’s nachgemessen, es stimmt!)

Einige weitere Messungen von Bier (sauer), Red Bull (noch etwas saurer) und Cola (schon sehr sauer) folgten. In unserer Messreihe entpuppten sich nur die Schwefelsäure und das Entkalkungsmittel (pH 0.52) als noch sauerer als Cola. Selbst der Obstessig konnte mit dem Cola nicht mithalten.

Jeans & Co.

Jede unserer Bluejeans ist ein Beispiel einer Redox- Reaktion. Die Redox- Reaktion (eigentlich Reduktions- Oxidations- Reaktion) ist eine Stoffumwandlung, bei der eine Oxidation und eine Reduktion gleichzeitig ablaufen. Bei der Oxidation werden Elektronen abgegeben und somit die Oxidationszahl erhöht. Im Gegenzug werden bei der Reduktion Elektronen aufgenommen, was zu einer Erniedrigung der Oxidationszahl führt.
Zurück zu unseren Bluejeans: Diese wurden und werden auch heute noch mit dem Farbstoff Indigo gefärbt. Früher funktionierte das so: Indigopflanzen wurden in grosse Holzbottiche gegeben. Als delikate Zutat wurde dann Urin dazugemischt. Während dem nicht eben gut riechenden und einige Tage dauernden Gärprozess wanderte der blaue Indigo- Farbstoff von der Pflanze in die Flüssigkeit. Jetzt war die Färbelösung bereit. Die Indigopflanzen wurden aus den Bottichen entfernt und die weissen Kleidungsstücke für ein paar Tage in die Lösung eingetaucht. Das Resultat nach der Entnahme der Kleidungsstücke aus dem Bottich: Die Kleider waren nicht blau sondern hatten „nur“ einen leichten Gelbstich! Der Grund: Die Blaufärbung stellte sich erst ein, als die Kleider an grossen Leinen zur Trocknung aufgehängt wurden. Erst hier konnte durch Zufuhr von Sauerstoff aus der Luft die Redox- Reaktion starten und somit den Farbstoff in der Kleidung blau färben. Die Erforschung eines künstlich herzustellenden Indigo- Farbstoffs dauerte übrigens 25 Jahre. Nicht zuletzt dank dieser aus Anilinfarben und Teer bestehenden Erfindung, kann der Färbeprozess heute einfacher, kostengünstiger und ohne Urin durchgeführt werden.

Rauchende Köpfe…

…und stöchiometrische Berechnungen. So der Inhalt des letzten Teils des ersten Chemiekurses 2006 des CVF. Was soll ich schon viel darüber erzählen. Viel gelernt und viel vergessen! Ein Rechenbeispiel sagt mehr als tausend Worte.

7kg Salzsäure w = 0.20kg/kg werden mit Natronlauge vollständig neutralisiert. Dabei entstehen Natriumchlorid und Wasser.

HCl + NaOH ? NaCl + H2O
36.5g/mol 40g/mol 58.5g/mol 18g/mol

Wieviele kg Natriumchlorid sind entstanden?

Hat’s geklappt? Das Resultat gibt’s gleich. Zuvor möchte sich der Vorstand des CVF bei Alex und Roland für die Vorbereitung und die interessante Durchführung des Kurses bedanken. Dieses war der zweite Streich und der dritte folgt sogleich…
Das Resultat aus der Berechnung lautet 2.244kg.

Für den Vorstand des CVF
Patrick Merkofer