Kurze Fragen - Kurze Antworten
Aus dem E-Mail-Korb von Professor Blume

E-Mail-Gruppe 284
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1576
F: Folgende frage ergab sich beim experimentieren im chemie unterricht: warum entfärbt sich in manchen reagenzgläsern der indikator penolphthalein bei der reaktion von calcium mit wasser?


A: Sie erwarten, dass sich unter diesen Bedingungen die Phenolphthalein-Lösung rot färbt. Denn schließlich reagiert ja Ca mit Wasser zu Wasserstoff und OH--Ionen.

Ca + 2 H2O ———> Ca(OH)2 + H2

Allerdings kann auch das Phenolphthalein unter diesen extremen Bedingungen ganz anders als gewohnt reagieren. Das betrifft das zentrale C-Atom, das für die Rot-Farbigkeit ungesättigt sein muss. Siehe hierzu unsere Webseite.

Es gibt drei Gründe für die Entfärbung, die Sie bei Ihrem Versuch beobachtet haben:

1 Das C-Atom addiert im stark alkalischen Milieu OH--Ionen, also bei hoher Konzentration von Hydroxid-Ionen.

Phe + OH- ———> Phe-OH-

2 Der bei der Reaktion zwischen Calcium und Wasser gebildete Wasserstoff liegt zunächst atomar vor („in statu nascendi“). Das ist ein starkes Reduktionsmittel, welches an das zentrale C-Atom bindet.

Phe + H ———> Phe-H

3 Auch das Calciummetall ist ein starkes Reduktionsmittel, das an seiner Oberfläche direkt Elektronen auf Phenolphthalein übertragen kann. Letztlich entsteht aber das Gleiche wie bei (2).

2 Phe + Ca ———> 2 Phe- + Ca2+

2 Phe- + 2 H2O ———> 2 Phe-H + 2 OH-

Das Gleiche beobachtet man ab und zu auch bei Natrium. Nur dauert die Reaktion der Wasserzersetzung hier nicht so lange wie mit Calcium, das im Gegensatz zu Natrium eher „behäbig“ reagiert. Deshalb ist beim Calciumversuch das Phenolphthalein dem Reaktionsgeschehen 1-3 länger ausgesetzt.


1577
F: Ich habe Rotwein getrunken (Württemberger Trollinger), und nun merke ich, dass meine Spucke ganz blau geworden ist. Woran liegt das?


A: Die roten Farbstoffe im Rotwein sind vor allem Anthocyane. Diese Lösungen sind zwar rot, aber unter bestimmten Bedingungen können sie auch blau werden. Bei Ihnen ist es relativ einfach: Rotwein ist schwach sauer; dann sind die Anthocyanlösungen rot. Ihr Speichel dagegen ist schwach alkalisch; dann werden die Anthocyanlösungen blau.

Das können Sie auch mit Rotkohlsaft nachprüfen. Der enthält ebenfalls diese Anthocyane.

In diesem Zusammenhang ist auch das analoge Umfärben von Hortensienblüten zu erwähnen. Hier gibt der Gärtner aber Salze von dreiwertigen Metallen ins Gießwasser, z. B. von Aluminium oder von Eisen.


1578
F: Gibt man zu Alkohol Unitestlösung färbt sich diese rot.... welche erklärung gibt es dafür?


A: Ich gehe davon aus, dass Unitestlösung ein Universal-pH-Indikator ist. Der ist im sauren Milieu rot. Die darin enthaltenen Farbstoffe verhalten sich in wässrigen Lösungen ganz anders als in alkoholischen. Sie sind aufgrund der geringeren Polarität des Lösemittels weniger dissoziiert und liegen deshalb protoniert vor. Weil sie rot gefärbt sind, täuschen sie saures Milieu vor.


1579
F: Ich habe ein Problem. Ich habe drei Chemieaufgaben aufbekommen. Vielleicht können sie mir diese Fragen beantworten. Sie sind meine letzte
Chance, da ich die Fragen mit Antworten übermorgen abgeben muss.
1) Was versteht man unter Eutrophierung, wie kommt es dazu und warum haben Builder darauf keinen Einfluss?
2) Beschreiben Sie den chemischen Aufbau eines Cobuilders und wie an ihm Calciumionen gebunden werden?
3) Wie verhindern Citrate die Bildung von Kalkseifen?
Es wäre ganz nett, wenn sie mir helfen könnten. DANKE


A:
1) Eutrophierung ist die vor allem auf Phosphat beruhende Überdüngung von Wasserpflanzen mit der Folge der Fäulnis von Seen und Flüssen. Klicke hier.
2)

Zu den nächsten beiden Begriffen muss man wissen, dass Erdalkali-Ionen wegen der Bildung von Kalkseifen sowie der Kristallisation von Calciumcarbonat (als Aragonit oder als Calcit) den Waschvorgang stören. Man spricht von Härtebildnern.

Builder sind Ionenaustauscher wie z. B. Zeolithe (iat/dc2it_5.htm). Die Bindung von Ca-Ionen ist salzartig. Sie verhindern die Fällung schwerlöslicher Erdalkalisalze und stören den Kristallisationsprozess durch Adsorption von Kristallisationskeimen (z. B. Calciumcarbonat). Ein Kristallwachstum während des Waschvorganges wird somit verhindert und dadurch die Bildung von härtenden Niederschlägen auf Wäsche oder von Abscheidungen auf Heizstäben vermieden. Man spricht bei diesem fällungsverzögernden Effekt von der Threshold-Wirkung und bezeichnet Substanzen mit derartiger Wirkung als Thresholder.

Da Builder heute weitgehend phosphatfrei sind, haben sie kaum noch Einfluss auf die Eutrophierung.

3) Cobuilder unterstützen die Wirkung der Builder. Beispiele sind Polycarboxylate oder auch Citrate. Die Bindung liegt zwischen ionischem und komplexierendem Typus. Polycarboxylate wirken gleichzeitig als Komplexbildner und als Carrier für Ca- und Mg-Ionen, indem sie die störenden Ionen an Ionenaustauscher wie Zeolith weiterreichen.


1580
F: Mich interessiert die folgende Frage (die sicher auch von großem Schüler-Interesse wäre?): Die Löslichkeit von Salzen (oder Zucker) in Wasser nimmt mit der Temperatur zu, die von Gasen dagegen im allg. ab. Lässt sich dieses Verhalten chemisch/physikalisch erklären? Ist dies nur bei Wasser als Lösungsmittel so?
Für eine Antwort wäre ich Ihnen dankbar!


A: Beim Lösungsvorgang werden ganz allgemein Gasmoleküle und Kristallbestandteile (Moleküle oder Ionen) durch Wassermoleküle umhüllt und von der Luft/Wassergrenze oder von der Kristall/Wassergrenze in das Innere der flüssigen Phase unter Diffusion weggetragen.

Bei Kristallen wird der Lösungsvorgang durch Erwärmen gefördert. Die Wasserteilchen bewegen sich schneller, das Kristallgitter schwingt stärker. Dadurch kann die Gitterenergie leichter überwunden werden. Diese betrifft die Kräfte oder Wechselwirkungen zwischen den Kristallbauteilen, die den Kristall zusammenhalten. Durch Erwärmen wird auch die Umgebung des Kristalls turbulenter; die von Wassermolekülen eingehüllten Kristallbausteine können leichter wegdiffundieren und machen auf diese Weise die Oberfläche frei für weitere Angriffe der Wassermoleküle.

Bei Gasen wird das Lösen durch Erwärmen gestört, da zum Lösen die Bildung einer relativ großen und dazu noch stabilen Hydrathülle um das im Allgemeinen unpolare Gasmolekül notwendig ist. Wenn das Wasser wärmer wird, bewegen sich die Wassermoleküle und Gasmoleküle in der Lösung schneller; die Hydratkäfigstrukturen zerfallen und geben die Gasmoleküle frei. Außerdem verdunstet oder verdampft Wasser. Zusammen mit den Wassermolekülen verlassen auch die Gasteilchen die Wasseroberfläche. Umgekehrt gelangen weniger Gasmoleküle ins Wasser hinein, da die abdampfenden Wassermoleküle des Wasserdampfs die hinzu kommenden Gasteilchen “wegkicken”.

Dies betrifft übrigens alle Lösemittel, also nicht nur das Wasser.

Zum Lösen haben wir eine Webseite.

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Letzte Überarbeitung: 10. April 2008, Dagmar Wiechoczek