Benutzer:Roland.chem/Ablage

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Inhaltsverzeichnis

1 Sauerstoffsäuren und Salze
2 Säure-Base-Reaktion
3 Säurestärke
4 Phosphate
5 Neutralisation (Chemie)
6 Waschmittelzusammensetzung
7 Ester
- 7.1 Säurestärke
8 Seifenherstellung
9 Pseudo-Geber
10 Literatur
11 Ampholyte: Säure und Base
12 Amphothere Elektrolyte und Zwitterionen
13 Tabelle
14 Tabelle2
15 Reaktionen
16 Siehe auch

[Bearbeiten] Sauerstoffsäuren und Salze

Säuren des Typus H₂SO_n
Oxidationsstufe	Struktur	Säuren	Salze	Beispiele
Schwefel(I)		Sulfoxylsäure $H 2 SO 2$	Sulfoxylate
Schwefel(IV)		Schweflige Säure $H 2 SO 3$	Sulfite	Natriumsulfit
Schwefel(VI)		Schwefelsäure $H 2 SO 4$	Sulfate	Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, Calciumsulfat (Gips)
Schwefel(VI)		Peroxoschwefelsäure $H 2 SO 5$	Peroxosulfate

Säuren des Typus H₂S₂O_n
Oxidationsstufe	Struktur	Säuren	Salze	Beispiele
Schwefel(I)		Thioschwefelige Säure $H 2 S 2 O 2$	Thiosulfite (unbekannt)
Schwefel(II)		Thioschwefelsäure $H 2 S 2 O 3$	Thiosulfate	Natriumthiosulfat, ein Fixiersalz
Schwefel(III)		Dithionige Säure $H 2 S 2 O 4$	Dithionite	Natriumdithionit, ein Reduktions- bzw. Bleichmittel
Schwefel(IV)		Dischweflige Säure $H 2 S 2 O 5$	Disulfite	Natriumdisulfit und Kaliumdisulfit sind Konservierungsmittel
Schwefel(V)		Dithionsäure $H 2 S 2 O 6$	Dithionate	Reduktionsmittel
Schwefel(VI)		Dischwefelsäure $H 2 S 2 O 7$	Disulfate
Schwefel(VI)		Peroxodischwefelsäure $H 2 S 2 O 8$	Peroxodisulfate	Kaliumpersulfat, ein starkes Oxidations- bzw. Bleichmittel

[Bearbeiten] Säure-Base-Reaktion

Zwischen einer Base B und seiner Säure $B H +$ liegt in wässriger Lösung folgende Gleichgewichtsreaktion vor:

$\mathrm{B + H_2O}\,$ $\mathrm{OH^- + BH^+}\,$

Nach dem Massenwirkungsgesetz wird die Lage des Gleichgewichtes durch die Gleichgewichtskonstante K beschrieben:

$\frac{c(\mathrm{OH}^-) \cdot c(\mathrm{BH}^+)}{c(\mathrm{B}) \cdot c(\mathrm{H}_2\mathrm{O})}=K$

Da die Konzentration von Wasser ( $c(H 2 O)$ ) bei der Reaktion praktisch konstant bleibt, lässt sich $c(H 2 O)$ in die Konstante $K$ einbeziehen. Damit ergibt sich schließlich die Säurekonstante $K S$ :

$K_\mathrm{b} = \frac{c(\mathrm{B}\mathrm{H}^+) \cdot c(\mathrm{OH}^-)}{c(\mathrm{B})}$

Häufig wird der negative dekadische Logarithmus von $K b$ , der sogenannte $p K b$ -Wert angegeben.

$\mathrm{p}K_\mathrm{b} = -\lg \left( K_\mathrm{S} \cdot \mathrm{\frac {l}{mol}} \right) = -\lg \left( \frac{c(\mathrm{B}\mathrm{H}^+) \cdot c(\mathrm{OH}^-)}{c(\mathrm{B})} \cdot \mathrm{\frac{l}{mol}} \right)$

[Bearbeiten] Säurestärke

Die Eigenschaft eines bestimmten Stoffes als Säure zu reagieren ist untrennbar verknüpft mit seiner potentiellen Fähigkeit ein Proton ( $H +$ ) an einen Reaktionspartner zu übertragen. Man nennt eine solche Reaktion Protolyse. Die Stärke einer Säure beschreibt das Ausmass dieser Fähigkeit. Diese ist jedoch abhängig von der Fähigkeit eines Reaktionspartners das Proton aufzunehmen. Soll die Säurenstärke verschiedener Säuren verglichen werden, ist es sinnvoll die Wechselwirkung mit einem Standardreaktionspartner zu betrachten. Dieser ist in der Regel das Wasser, das auch in allen Vorgängen in der Natur die bedeutsamste Verbindung und Lösemittel ist. Die Reaktionsgleichung einer Säure HA in und mit Wasser kann so dargestellt werden:

$\mathrm{HA + H_2O}\,$

$\mathrm{H_3O^+ + A^-}\,$ (1)

In dieser Reaktion stellt sich schnell ein Gleichgewicht ein. Hier verfügt neben HA auch $H 3 O +$ über die Fähigkeit ein Proton an einen Reaktionspartner zu übertragen: Sie sind beide Säuren. $H 2 O$ und auch $A -$ haben hingegen die Fähigkeit ein Proton aufzunehmen, weswegen man sie beide als → Basen bezeichnet. Trennt man gedanklich die Standardreaktionspartner Wasser und $H 3 O +$ ab, bleiben HA und $A -$ übrig. Da die Konzentrationen dieser Komponenten an ein Gleichbewicht gebunden sind, ist das Ausmass der Fähigkeit von HA eine Säure zu sein gekoppelt an das Ausmass der Fähigkeit von $A -$ eine Base zu sein. Hat beispielweise HA ein grosses Potential ein Proton abzugegben und $A -$ ein kleines Potential ein Proton auzunehen, nennt man HA eine starke Säure. Das Gleichgewicht (1) würde auf der rechten Seite stehen. Hätten beide Partner ein hohes oder beide Partner ein niedriges Potential, wäre HA eine schwache Säure. Das Gleichgewicht (1) würde in beiden Fällen auf der linken Seite stehen.

Die Säurekonstante (bzw. der pKs-Wert) als dimensionslose Zahl (ohne Maßeinheit) ist ein Maß für die Stärke einer Säure. Die Acidität ist umso größer, je geringer ihr $p K s$ -Wert ist. Der $p K s$ -Wert ist numerisch gleich dem pH-Wert einer Lösung, wenn HA und $A -$ nach Gleichgewicht (1) in gleicher Konzentration vorliegen.

In wässrigen Lösungen dissoziieren sehr starken Säuren und sehr starke Basen vollständig zu $H 3 O +$ - bzw. $O H -$ -Ionen. So lassen sich die unterschiedlichen Säurestärken von Chlorwasserstoff und Perchlorsäure in Wasser nicht mehr anhand des pH-Wertes unterscheiden. Hier spricht man vom nivellierenden Effekt (v. frz.: niveler = gleichmachen) des Wassers. Um auch sehr starke Säuren bezüglich der Säurestärke unterscheiden zu können, bestimmt man Gleichgewichtskonstanten in nichtwässrigen Lösungen und überträgt diese annäherungsweise auf das Lösungsmittel Wasser.

Der Standardreaktionspartner Wasser hat eine besondere Eigenschaft als Säure und Base reagieren zu können:

$H_2O \ + \ H_2O \ \;\overrightarrow{\leftarrow} \ H_3O^+ \ + \ OH^-$ (2)

Diese sogenannte Autoprotolyse erlaubt die Bestimmung das Ausmass der Fähigkeit einer Base ein Proton vom Wasser zu übernehmen und wird unter → Basenkonstante näher erläutert.

[Bearbeiten] Phosphate

$\mathrm{H}_3\mathrm{PO}_4 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} ~~\overrightarrow{\leftarrow}~~ \mathrm{H}_2\mathrm{PO}_4^- + \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+$	$K_s=7{,}4\cdot10^{-3}$	$p K s = 2,13$
$\mathrm{H}_2\mathrm{PO}_4^- + \mathrm{H}_2\mathrm{O} ~~\overrightarrow{\leftarrow}~~ \mathrm{H}\mathrm{PO}_4^{2-} + \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+$	$K_s=6{,}3\cdot10^{-8}$	$p K s = 7,20$
$\mathrm{H}\mathrm{PO}_4^{2-} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} ~~\overrightarrow{\leftarrow}~~ \mathrm{PO}_4^{3-} + \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+$	$K_s=4{,}4\cdot10^{-13}$	$p K s = 12,36$

	Gleichgewichtsreaktionen	Gleichgewichtskonstante bei 25 °C
(1)	$\mathrm{H_3PO_4 + H_2O ~~\overrightarrow{\leftarrow}~~ H_2PO_4^- + H_3O^+}$	$K_{a1}=\mathrm{\frac{[H_2PO_4^-][H_3O^+]}{[H_3PO_4]}} \simeq 7.5\times10^{-3}$
(2)	$\mathrm{H_2PO_4^- + H_2O ~~\overrightarrow{\leftarrow}~~ HPO_4^{2-} + H_3O^+}$	$K_{a2}=\mathrm{\frac{[HPO_4^{2-}][H_3O^+]}{[H_2PO_4^-]}} \simeq 6.2\times10^{-8}$
(3)	$\mathrm{HPO_4^{2-} + H_2O ~~\overrightarrow{\leftarrow}~~ PO_4^{3-} + H_3O^+}$	$K_{a3}=\mathrm{\frac{[PO_4^{3-}][H_3O^+]}{[HPO_4^{2-}]}} \simeq 2.14\times10^{-13}$

[Bearbeiten] Neutralisation (Chemie)

Unter Neutralisation wird in der Chemie die Aufhebung der (unter anderem) ätzenden Wirkung von Säuren oder Basen (= Laugen) verstanden. Die Grundlage der Neutralisation beruht auf der Tatsache, dass sich die Wirkungen einer Säure beim Mischen mit einer Base nicht addieren, sondern aufheben. So kann eine Säure mit einer geeigneten Menge einer Base und eine Base mit einer geeigneten Menge einer Säure neutralisiert werden.

In der Regel finden die Reaktionen in wässrigen Lösungen statt. Starke Säuren bilden in Wasser vollständig $H 3 O +$ -Ionen, starke Basen $O H -$ -Ionen. Werden solche Lösungen zusammengegeben, bilden sich aus den Hydroxidionen und den Oxoniumionen Wasser.

$H_3O^{+} +OH^{-} \longrightarrow 2 \ H_2O$

Säure + Base reagiert zu Wasser

Eine Säure und eine Base sind vollständig neutralisiert, wenn der Neutralpunkt, also der pH-Wert 7 erreicht wird. Die Neutralisation setzt große Energiemengen frei, es handelt sich um eine exotherme Reaktion.

Beispiel:

$H_3O^{+} + Cl^{-} + Na^{+} + OH^{-} \rightarrow Na^+ + Cl^- + 2 \ H_2O$

Salzsäure + Natronlauge reagiert zu gelöstem Natriumchlorid und Wasser. (Bemerkung: In einigen Lehrbüchern wird gesagt: reagieren zu Salz + Wasser. Diese historische Formulierung steht im Zusammenhang mit dem Nachweis der Reaktionsrodukte durch Eindampfen der Lösung. Die bei der Neutralisation entstandenen Salze sind in der Regel im Wasser gelöst.)

Wird eine schwache Säure mit einer starken Base oder eine schwache Base mit einer starken Säure neutralisiert, kann der pH-Wert, bei dem eine vollständige Neutralisation vorliegt, unterschiedlich aufgefasst werden. Der oben genannte pH-Wert = 7 entspricht dem Wert von reinem Wasser und kann als "neutral" bezeichnet werden, da die "ätzende Wirkungen" vollständig aufgehoben sind. Die Komponenten der Säuren und Basen liegen beim Neutralpunkt aber nicht in gleicher Menge vor. In der Chemie wird bei einer vollständigen Neutralisation der pH-Wert beim → Äquivalenzpunkt bevorzugt als neutral bezeichnet. Hier liegen Säuren und Basen in gleicher Menge vor, der pH-Wert weicht aber von 7 ab.

[ [Kategorie:Chemische Reaktion] ]

[Bearbeiten] Waschmittelzusammensetzung

Waschmittelzusammensetzung
Inhaltstoffe	Compaktwaschmittel (110 g/Waschgang)	Traditionelles Waschmittel (80er-Jahre) (250 g/Waschgang)
Tenside (Total)	i.d.R. < 15%; bis 25%	bis 15%
: Seifen	um 3%	um 3%
: lineare Alkylbenzolsulfonate	um 9%	um 6%
: Fettalkoholethoylate	5%	gut 2%
Enthärter
: Zeolith A	30%	-
: Pentanatriumtriphosphat	-	35%
Waschalkalien
: Natriumcarbonat	12 %	-
Stellmittel
: Natriumsulfat	-	20 - 30 %
Bleichmittel und Bleichaktivatoren
: Natriumperborat-Tetrahydrat	20 %	20 %
: TAED	3%	-
Polycarboxylate	2.4 %	-
Enzyme	um 0.5 %	-

[Bearbeiten] Ester

Säure	Alkohol	Ester
einfache Carbonsäureester am Beispiel der Essigsäure
Essigsäure	Methanol	Essigsäuremethylester
	Ethanol	Essigsäureethylester
	Butanol	Essigsäurebutylester
Lactone: innere Carbonsäureester
4-Hydroxybutansäure		γ-Butyrolacton
Fette und Öle
als Beispiel: Hexansäure (allg.: -> Fettsäuren)	Glycerin	Triglyceride

[Bearbeiten] Säurestärke

Säurestärke	pK_s	Säure + H₂O $\mathrm{ ~~\overrightarrow{\leftarrow}~~ }$ H₃O⁺ + Base		pK_b	Basenstärke
sehr stark	- 10	HClO₄	ClO₄^-	24	sehr schwach
	-10	HI	I^-	24
	-6	HCl	Cl^-	20
	-3	H₂SO₄	HSO₄^-	17
stark	- 1.74	H₃O⁺	H₂O	15.74	schwach
	- 1.32	HNO₃	NO₃^-	15.32
	1.92	HSO₄^-	SO₄^2-	12.08
	2.13	H₃PO₄	H₂PO₄^-	11.87
	2.22	[Fe(H₂O)₆]³⁺	[Fe(OH)(H₂O)₅]²⁺	11.78
	3.14	HF	F^-	10.68
	3.75	HCOOH	HCOO^-	10.25
mittelstark	4.75	CH₃COOH	CH₃COO^-	9.25	mittelstark
	4.85	[Al(H₂O)₆]³⁺	[Al(OH)(H₂O)₅]²⁺	9.15
	6.52	H₂CO₃	HCO₃^-	7.48
	6.92	H₂S	HS^-	7.08
schwach	9.25	NH₄⁺	NH₃	4.75	stark
	9.40	HCN	CN^-	4.60
	10.40	HCO₃^-	CO₃^2-	3.60
	13.36	HPO₄^2-	PO₄^3-	1.64
	13.00	HS^-	S^2-	1.00
	15.74	H₂O	OH^-	-1.74
sehr schwach	data	CH₃-CH₂-OH	CH₃-CH₂-O^-	data	sehr stark
	23	NH₃	NH₂^-	-9
	34	CH₄	CH₃^-	-20

| data | A | align="right" | B | data |-

[Bearbeiten] Seifenherstellung

Fette

Glycerin

Fettsäure

Seifen werden in der Regel aus pflanzlichen oder tierischen Fetten hergestellt. Als Rohstoffe dienen hauptsächlich Kokosfett, Olivenöl und tierische Fette wie Rindertalg, Schweine- oder Knochenfett, die bei der Tierverwertung anfallen.

Seifen sind das chemische Produkt der Zerlegung ( →Verseifung) dieser Fette. Dazu werden Fette mit Laugen (Natronlauge o. ä.) gekocht. Sie werden dabei in Glycerin und die Natriumsalze der Fettsäuren zerlegt. Bei den Natriumsalzen handelt es sich um die Seifen, die vom Glycerin getrennt werden. Das Produkt wird dann getrocknet und in die entsprechende Form gepresst. Seifen variieren auch durch anschliessendes Hinzufügen von z.B. ätherischen Ölen oder Farbstoffen.

[Bearbeiten] Pseudo-Geber

Als Pseudo-Geber bezeichnen heute Historiker mittelalterliche Autoren des 13. Jahrhunderts, die alchemistische Texte verfassten und deren Werke lange dem Araber Dschābir ibn Hayyān (lat. Geber ^[1]) aus dem 8. Jahrhundert zugeschrieben wurden. Die Texte wurden vermutlich bereits von den Autoren Dschābir untergeschoben, da unter diesem Pseudonym die hohen Autorität des Arabers ihren eigenen Auffassungen mehr Gewicht zuführten. Dabei profitirten die Autoren von dem damals generellen Glauben an ein ursprünglich umfassendes Wissen (Goldenes Zeitalter), woraus ein hoher Wahrheitsgehalt (möglichst) alter Texte folgt ^[2]. Daher sind die für die Entwicklung der Chemie wichtigen Texte keine Übersetzung, sondern neue Texte des Mittelalters.

Das wichtige Werk Summa perfectionis magisterii (Die höchste Vollendung des Meisterwerks), wurde vermutlich vom einem italienischen Franziskaner namens Paulus von Taranto verfasst. Inhaltlich wird das Werk durch die persische Autoren Al-Razi (9. Jahrhundert) und Dschābir ibn Hayyān beeinflusst. In später gedruckten Ausgaben der Summa wurde der Text durch vier weitere Werke ergänzt. Die Texte De investigatione perfectionis, De investione perfectionis, De fornacibus construendis und Testamentum sind weitere (spätere) Unterschiebungen, vermutlich anderer Autoren.

Summa beschreibt eine erste klare Nur-Mercurius-Lehre, bei der die Eigenschaft von Stoffen metallisch zu sein auf Quecksilber zurückzuführen ist. Dies weicht von den damaligen Vorstellungen ab, bei denen auch Schwefel eine bedeutende Rolle für die metallischen Eigenschaften eines Stoffes haben sollte ^[3]. In der Summa tritt das Schwefel nur noch als Verunreinigung auf. Quecksilber spielt hier die fundamentale Rolle zur Darstellung des Stein der Weisen (lapis philosophorum) bzw. der Transmutation (Goldsynthese) und steht damit besonders im Widerspruch zu den historischen Quellen aus dem arabischen Raum. Der erste Teil Summa beschäftigt sich weder mit der für die Alchemie und Chemie wichtigen Entdeckung der Mineralsäuren, noch mit der Darstellung von reinem Ethanol durch Destillation. Die Schrift ist kein fortlaufender Text, sondern vorsätzlich verstreut angeordnet und dient zur Verschleierung des Wissens ^[4]. In den Ergänzungen werden hingegen praxisnah verschiedene, unten aufgelistete Abeitstechniken beschrieben. Die Schriften der Pseudo-Geber waren sehr bedeutsam für die Entwicklung der Naturwissenschaften und wirkten bis hinein in das 17. Jahrhundert ^[5].

Arbeitstechniken:

Destillation als Technik, bei denen man etwas herabtropfen lässt. Zur Destillation zählten Techniken wie die

Destillation entsprechend ihrer heutigen Bedeutung, die

Dekantation einer Teilweise in Schmelze befindlicher Stoffmischung und die

Filtration, bei der mit einem nach unten hängendes Tuch eine Flüssigkeit aus einer Suspension „absaugt“ wird.

Sublimation und Calcination,

Reinigungsverfahren für Gold

Cupellation, bei der Gold mit Blei geschmolzen wird. In einer Oxidations-Reaktion bildet sich eine Schmelze des Goldes und Schlacke von Verunreinigungen.

Cementation, bei der Gold bzw. ihre Legierung flachgeschmiedet, in Schichten mit agressiven Reaktanden bestreichen und anschließend erhitzt bzw. geglüht werden.

Referenzen

↑ In der Literatur sind häufig die Begriffe Dschābir, Jabir, Gabir oder Geber in den Registern zu finden. Sie stehen im Zusammenhang mit der historischen Entwicklung der Namen und nicht mit dem Vor- oder Nachnamen einer Person.
↑ Zbigniew Szydlo, in Alchemie: Lexikon einer hermetischen Wissenschaft .
↑ Quecksilber und Schwefel haben hier nichts mit der heutigen Vorstellung von Chemisches Elementen zu tun! Hier wird von einer Art Eigenschaftenkonzentrat zur Herstellung von Metallen mit bestimmter Eigenschaften gesprochen.
↑ siehe Hermetik, Synonym für die Alchemie als eine Geheimwissenschaft, bzw. der Geheimhaltungsethik der Alchemie.
↑ William R. Newman, in Alchemie: Lexikon einer hermetischen Wissenschaft.

[Bearbeiten] Literatur

Claus Priesner, Karin Figala (Hrsg.): Alchemie: Lexikon einer hermetischen Wissenschaft. Beck, München 1998, ISBN 3406441068.

Geber in Encyclopædia Britannica [1]

Ampholyte (zusammengesetzt aus griechisch αμφίς (amphis) = auf beiden Seiten und λύσις (lysis) = Auflösung) beziehungsweise amphotere oder amphiprotische Verbindungen sind chemische Verbindungen, die sowohl als Säure als auch als Base reagieren können. Dieses Verhalten bezeichnet man auch als Säure-Base-Amphoterie.

[Bearbeiten] Ampholyte: Säure und Base

Phosphate (PO₄^3-) → Monohydrogenphosphat (HPO₄^2-) → Dihydrogenphosphat (H₂PO₄^-)

Hydrogensulfat (HSO₄^-) → Schwefelsäure (H₂SO₎

_{Ammoniak (NH₃), NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-}

Wasser (H₂O) Autoprotolyse H₂O + H₂O $\rightleftharpoons$ H₃O⁺ + OH^-

Reagiert mit Säure als Base: HCl + H₂PO₄^- → H₃PO₄ + Cl^-
Reagiert mit Base als Säure: NH₃ + H₂PO₄^- → NH₄⁺ + HPO₄^2-

Reagiert mit Säure als Base: HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^-

[Bearbeiten] Amphothere Elektrolyte und Zwitterionen

Unter Amphothere Elektrolyte fallen alle Verbindungen, die mindestens eine saure und mindestens eine basische Gruppe besitzen.

Aminosäuren besitzen saure Carboxylgruppen und basische Aminogruppen
die meisten Proteine
Peptide, können sehr viele saure und basische Gruppen besitzen

Glycin (einfachste Aminosäure)
Reagiert mit Säure als Base: HCl + NH₂-CH₂-COOH → NH₃⁺-CH₂-COOH + Cl^-
Reagiert mit Base als Säure: NaOH + NH₂-CH₂-COOH → H₂O + NH₂-CH₂-COO^- + Na⁺

Isoelektrische Fokussierung

[Bearbeiten] Tabelle

Ampholyt
Verbindung	basische Wirkung	amphotäre Wirkung	saure Wirkung
Phosphate	$\mathrm{H_2PO_4^- \ + \ OH^- \rightleftharpoons}$	$\mathrm{HPO_4^{2-} \ + \ H_2O }$	$\mathrm{\rightleftharpoons PO_4^{3-} \ + \ H_3O^+}$
Sulfate	$\mathrm{H_2SO_4 \ + \ OH^- \rightleftharpoons}$	$\mathrm{HSO_4^- \ + \ H_2O}$	$\mathrm{\rightleftharpoons \ SO_4^{2-} \ + \ H_3O^+}$
Ammoniakwasser	$\mathrm{NH_4^+ \ + \ OH^- \rightleftharpoons}$	$\mathrm{NH_3 \ + \ H_2O}$	$\mathrm{\rightleftharpoons \ NH_2^- \ + \ H_3O^+}$
Wasser	$\mathrm{H_3O^+ \ + \ OH^- \rightleftharpoons}$	$\mathrm{H_2O \ + \ H_2O}$	$\mathrm{\rightleftharpoons \ OH^- \ + \ H_3O^+}$
Aminosäuren, hier Glycin	$\mathrm{H_4N^+-CH_2-COOH \ + \ OH^- \rightleftharpoons}$	$\mathrm{H_3N-CH_2-COOH \ + \ H_2O}$	$\mathrm{\rightleftharpoons \ H_3N-CH_2-COO^- \ + \ H_3O^+}$