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F: Meine Schüler haben die Abgase eines Dieselmotors mit Stickoxidkatalysators auf ihren Säuregehalt überprüft (Bromthymolblau). Nur konnten wir kein Säure feststellen.

Nach unserer Hypothese hätte zumindest das CO₂ in den Abgasen bei der Durchleitung durch die Bromthymolblaulösung Kohlensäure bilden müssen. Zur Kontrolle haben wir das CO2 eines kohlensäurehaltigen Mineralwasser durch eine Bromthymolblaue Lösung (Wir haben Leitungswasser genommen, in dem Bromthymolblau sich blau gefärbt hat) geleitet und hier gab es den Umschlag nach gelb.

Könnte es sein, das auch Ammoniumhydroxid entsteht?

A: Das Ganze ist recht kompliziert.

Bromthymolblau schlägt bei einem pH-Wert von 5,8–7,6 von Gelb nach Blau um. Im neutralem pH-Bereich ist Bromthymolblau also (mischfarbig) grün.

CO₂ bildet mit Wasser Kohlensäure und Hydrogencarbonat. Der pK_a-Wert liegt bei 6,35. Tatsächlich ist die Kohlensäure aber stärker. Bromthymolblau schlägt also an – wie Sie es gesehen haben.

Nun zurück zum Problem, warum ausgerechnet die Lösung, die die Abgase enthielt, nicht reagierte. Sie erwarten bei den Schmuddelreaktionen, die in einem Verbrennungsmotor ablaufen, klare Versuchsergebnisse. Da gibt es aber viel zu beachten, z. B.:

- dass ein Kat nur 90 % der Stickoxide eliminiert, aus denen dann Salpetersäure entstehen kann;
- dass sich aus den schwefelhaltigen Treibstoffen neben schwefliger Säure auch Schwefelsäure bildet.

Hinzu kommen der Sauerstoffgehalt des Gemischs, die Temperatur des Katalysators und so weiter.

Es ist also alles ziemlich kompliziert. Natürlich können bei Sauerstoffmangel am Katalysator auch Ammoniak und Amine entstanden sein. Denn der Edelmetallkatalysator kann bei entsprechendem Stoffangebot auch reduzierend wirken. So entsteht z. B. aus Schwefeldioxid sogar H₂S.

Ich habe für die von Ihnen beobachtete geringe Säurekonzentration beim Durchleiten durch Wasser aber eine andere Erklärung:

Hydrogencarbonat wirkt auf starke Säuren abpuffernd. Ähnlich wirkt Bicarbonat auf die Salzsäure im Magen!

H⁺ (aus starken Säuren) + HCO₃^- —> H₂CO₃ —> H₂O + CO₂

Auf diese Weise können starke Säuren wie Salpetersäure oder Schwefelsäure entsorgt werden. Zurück bleiben Nitrat- und Sulfat-Ionen. Die Kationen stammen aus dem Leitungswasser.

Sie sollten Ihren Schülern klar machen, dass eine rundherum befriedigende Deutung der Versuchsergebnisse nur möglich ist auf der Grundlage einer exakten Analyse des Abgasgemischs. Das ist ja gerade das zentrale Problem der Umweltanalytik und der aus entsprechenden Versuchen gezogenen (manchmal voreiligen…) Schlüsse.

Noch ein Tipp: Statt Bromthymolblau sollten Sie eine Lösung von Phenolphthalein nehmen, die Sie zuvor mit einem Tropfen verdünnter Natronlauge rosa färben. Leiten Sie die Dieselabgase da hinein. Dann wird sich eine Reaktion deutlicher bemerkbar machen – durch Entfärbung der Lösung. Besser noch: Sie sollten – wenn vorhanden – immer ein pH-Meter benutzen, vor allem, wenn es um feinere Aussagen geht. Sie haben es aber richtig gemacht, indem Sie einen Vergleichsversuch mit dem CO₂-Einleiten eingeschaltet haben!

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F: sehr geehrter herr blume!
vielen dank für ihre webseite. für mich als lehrer, aber dieser hinsicht eher laie ist die seite sehr lehrreich und ich erhalte viele unterrichtsideen. zur elektrolyse von wasser habe ich dann allerdings noch einen film bei youtube gefunden, die auch den hoffmannschen apparat ersetzt. als elektroden werden bleistiftminen genommen, als lösung sodawasser (hausnatron und wasser). der versuch funktioniert ähnlich wie die von ihnen beschriebene elektrolyse mit einfachen mitteln.
ich habe gewartet, bis alles wasser in meinen reagenzgläsern über der elektrode in gas umgewandelt war. auf der wasserstoffseite hat der nachweis auch wunderbar geklappt. auf der sauerstoffseite ist jedoch der glimmspan gleich ausgegangen. kann hier durch einen fehler meinerseits auch co2 statt o2 entstehen? oder wüssten sie eine andere erklärung?

A: Wenn Sie unseren von Ihnen angesprochenen Versuch bis zum Ende lesen, stoßen Sie auf einen Link „Hintergründe zum Experiment“. Wenn Sie den anklicken und die Webseite auch lesen, erfahren Sie etwas über Sulfat-Katalyse als Grundlage für die Sauerstoffentwicklung (inklusive der genauen Mechanismen).

Nun also zu meiner Vermutung, weshalb Ihr Versuch nicht geklappt hat: Zur Vereinfachung nehmen wir an, dass an der Anode (hier Pluspol) nur Folgendes abläuft:

Oxidation:     2 OH^- ———> H₂O₂ + 2 e^-

____________________________________________

Gesamtreaktion: 4 OH^- ———> 2 H₂O + O₂ + 2 e^-

Dieser Prozess wird durch Sulfat-Ionen katalysiert.

Wenn Sie aber von Hydrogencarbonat-Lösungen (und dazu noch ohne Sulfatzusatz) ausgehen, müssen Sie statt der Hydroxid-Ionen (OH^-) die Hydrogencarbonat-Ionen (HCO₃^-) berücksichtigen. Das ist vor allem dann der Fall, wenn Sie bis zum bitteren Ende elektrolysieren. Das z. B. macht in der Industrie niemand, weil dann Konzentrationseffekte in den Vordergrund treten und die Elektrolyseergebnisse unsteuerbar machen.

Die Reaktionsgleichung für die anodische Entladung ist in Ihrem Fall:

4 HCO₃^- ———> 4 CO₂ + 2 H₂O + O₂ + 4 e^-

Im Vergleich zu CO₂ bildet sich nur sehr wenig Sauerstoff. Folge: Die vierfache Menge des CO₂ verhindert schlicht Sauerstoffnachweise wie die Glimmspanprobe! Das Gas wirkt hier als prophylaktischer Feuerlöscher…

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F: Entschuldigen sie das ich sie noch einmal stören muss aber ich habe mal wieder einechemische frage: Gibt es eine Möglichkeit Fuchsinschweflige Säure (für den Nachweis der Aldehydgruppe), die sich rosa gefärbt hat, zu entfärben?

A: Das geht, z. B. mit Natriumbisulfitlösung. Sie müssen die Lösung aber tropfenweise zusetzen und danach immer gut vermischen, damit Sie nicht zuviel Hydrogensulfit hinein geben. Andernfalls reagiert das Reagenz nicht mehr auf Spuren von Aldehyd, da von diesem immer erst das freie Hydrogensulfit gebunden wird.

1569
F: Guten Tag

Ich muss in Chemie ein Fachreferat halten! Thema ist Vergleich von Säure und Gelbatterien! Meine Frage wäre, warum Gelbatterien nicht hochtemperaturfähig sind!

Würde mich um eine baldige Antwort freuen
Vielen dank schon im voraus!

A: Gelbatterien sind normale Bleiakkus, in denen sich der Elektrolyt Schwefelsäure nicht frei, sondern in Kieselgel (SiO₂ * aq) aufgesogen befindet. Man darf sich das Kieselgel aber nicht als Götterspeise-artiges Schwabbelkram vorstellen; es handelt sich um eine ziemlich sandartige Angelegenheit. Klicke hier.
Die Struktur dieses Gels samt eingelagerter Schwefelsäure ist dennoch temperaturempfindlich, so dass man den Akku nicht bei höheren Temperaturen betreiben kann.

1570
F1: Für eine Unterrichtsreihe in der 10. Klasse eines Gymnasiums benötige ich einen sauren Ionentauscher. Wissen Sie möglicherweise, ob man "verbrauchte" Brita-Ionentauscher mit Salzsäure wieder aufladen kann? Das wäre vielleicht die günstigste Lösung für die Schule…

A1: Früher ging das. Aber wie die Austauscher heutzutage konstruiert sind, weiß ich nicht. Sie können ja mal einen Behälter öffnen, bevor Sie ihn wegwerfen, und den Inhalt prüfen.

F2: Ich habe die Aufladung des Brita-Ionentauschers ausprobiert und ganz ordentliche Ergebnisse erzielt. Lässt man den Ionentauscher über Nacht in 2-molarer Salzsäure stehen und spült danach mehrfach mit dem. Wasser, lassen sich damit sowohl Kupfer- als auch Calcium-Ionen wieder aus wässrigen Lösungen gegen Protonen austauschen. Allerdings ist die Wirkung etwas schlechter als bei frisch gekauftem Brita-Wasser"filter".

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