Salzsäurespringbrunnen

in Chemie, geschrieben von Pia O.

Allgemeiner Teil:
Salzsäure ist eine ätzende, farblose und rauchende Flüssigkeit und tritt im Magensaft  
(0,1 bis 0,5%-ig) auf.

Eigenschaften:
Die handelsübliche, 37%-ige Lösung von Chlorwasserstoff in Wasser riecht stark stechend. Das Einatmen der Dämpfe führt zu Lungenentzündung, und die Zähne werden angegriffen. Auf der Haut ruft die konzentrierte Salzsäure Rötung, Blasen und brennende Schmerzen hervor. Beim Trinken entstehen schmerzhafte Verätzungen im Rachen, Speiseröhre und Magen, was tödlich wirken kann. Das Einnehmen von viel Wasser und Magnesiumoxid neutralisiert die Säure im Magen, auf der Haut muss mit viel Wasser und später mit verdünnter Natriumcarbonatlösung (Soda) gespült werden.  

Der pH-Wert ist eine Maßeinheit, mit der sich die Wasserstoffionenkonzentration einer Lösung bestimmen lässt. Die Abkürzung pH stammt von dem französischen Ausdruck pouvoir hydrogène („Wasserstoffkraft”). Der pH-Wert wird klassisch als der negative, dekadische Logarithmus der Konzentration an H+-Ionen in einer Lösung definiert:

Ein pH-Indikator ist ein Farbstoff, der durch eine Farbänderung anzeigen kann, ob eine wässrige Lösung sauer oder alkalisch reagiert. Beispiele für Indikatoren aus dem Haushalt sind Blaukrautsaft oder Schwarztee. Blaukraut wechselt seine Farbe nach rot, sobald Säuren hinzukommen, mit Laugen schlägt die Farbe ins grünliche um. Starke Laugen vermögen sogar den Farbstoff im Blaukraut dauerhaft zu verändern, bzw. zu zerstören, so dass die Lösung gelb wird. Indikatoren sind selbst schwache Säuren mit einer bestimmten Farbe. Bei der Zugabe einer Base gibt die Säure ein Proton ab und der zurückbleibende Säure-Rest besitzt eine andere Farbe als die ursprüngliche Säure. Die zwei OH-Gruppen im Cyanidin-molekül können zum Beispiel jeweils ein Proton abgeben und dadurch wird ein Farbwechsel erzeugt.

Säuren und Basen sind allgemeine Bezeichnungen für anorganische und organische Verbindungen, die sich grundlegend in ihren chemischen Eigenschaften und in ihrem Reaktionsverhalten voneinander unterscheiden.
Im Lauf der Zeit wurden die Begriffe „Säure” oder „Base” immer wieder neu definiert und den jeweiligen wissenschaftlichen Erkenntnissen angepasst. Im nun folgenden Text werden die wichtigsten Begriffsdefinitionen vorgestellt. Es sei angemerkt, dass heutzutage sowohl die modernen Definitionen als auch die klassischen Begriffstheorien nebeneinander verwendet werden.
Die erste gültige Säure-Base-Definition entwickelten 1887 der schwedische Chemiker Svante Arrhenius und der deutsche Chemiker Wilhelm Ostwald. Arrhenius und Ostwald verstanden unter einer Säure einen sauer schmeckenden Stoff, der in wässriger Lösung unter Bildung von Wasserstoffionen dissoziert wie beispielsweise im Fall der Salzsäure.

Durchführung:
Man füllt etwas flüssige Salzsäure in einen kleinen Rundkolben und setzt einen Stopfen mit einem Röhrchen und einem Schlauch darauf. Das Schlauchende wird in den für den Salzsäurespringbrunnen gebrauchten Kolben geführt.

Nun erhitzt man die Säure langsam so, dass der gebildete Chlorwasserstoff in den Kolben geleitet wird. Nach einigen Sekunden des Erhitzens kann man den Versuch nun durchführen. Dazu setzt man auf den mit Chlorwasserstoffgefüllten Rundkolben den Stopfen mit dem Pipettenröhrchen.
Gleichzeitig bereitet man eine Wanne mit Wasser vor. In das destillierte Wasser gibt man ein wenig Natronlauge und den Indikator Bromthymolblau. Nun wird der Kolben so in ein Stativ gespannt, dass das Pipettenröhrchen in das Wasser taucht.

Beobachtungen:
Man stellt fest, dass das Wasser langsam im Pipettenröhrchen ansteigt und sich von blau nach gelb verfärbt. Nach einiger Zeit ist die Wassersäule soweit angestiegen, dass die ersten Tropfen in den Rundkolben fließen. Nun entsteht eine gelbe Wasserfontäne. Dieser Vorgang dauert solange an bis der Kolben fast vollständig mit Wasser gefüllt ist

Erkenntnis:
Bei dem zu beobachtenden Vorgang handelt es sich um keine chemische Reaktion. Man sieht lediglich einen Lösungsvorgang von Chlorwasserstoff in Wasser. Chlorwasserstoff lässt sich sehr gut in Wasser lösen, jedoch nimmt er im gelösten Zustand ein sehr viel geringeres Volumen ein. Löst also nun an der Wasseroberfläche ein wenig Chlorwasserstoff, so bildet sich ein Unterdruck. Je größer die Wasseroberfläche ist, umso mehr Chlorwasserstoff löst sich im Wasser.

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