Salzsäure
Salzsäure ist eine starke Säure, die durch Lösung von Chlorwasserstoff in Wasser entsteht. Sie wird in der chemischen Industrie zum Beizen von Stahl, zur Herstellung von organischen und anorganischen Verbindungen und zur Entsalzung von Wasser verwendet. Salzsäure ist ätzend, reagiert aber nicht mit allen Metallen! Lerne mehr mit sofatutor.
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Grundlagen zum Thema Salzsäure
Salzsäure – Chemie
Salzsäure (Formel: $\ce{HCl}$, auch Chlorwasserstoffsäure genannt) ist eine starke anorganische Säure. Sie entsteht durch die Lösung des Gases Chlorwasserstoff in Wasser. Ihre Salze werden Chloride genannt. Das wohl bekannteste ist das Kochsalz, auch Natriumchlorid ($\ce{NaCl}$) genannt.
Was ist Salzsäure? – Definition
Salzsäure ist streng genommen eine Mischung aus Chlorwasserstoff und Wasser. Wird Chlorwasserstoff in Wasser geleitet, dissoziiert er zu Oxonium- und Chloridionen. Diese entstandene wässrige Lösung wird dann Salzsäure genannt.
Eigenschaften der Salzsäure – Steckbrief
Im folgenden Steckbrief sind einige der wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften der Salzsäure aufgelistet.
Steckbrief Salzsäure (36-prozentige Lösung) |
|
---|---|
Summenformel der Salzsäure |
$\ce{HCl}$ |
Aggregatzustand der Salzsäure |
flüssig |
Farbe der Salzsäure |
farblos bis gelblich |
Geruch der Salzsäure |
scharfer, stechender Geruch |
Löslichkeit in Wasser Salzsäure |
Chlorwasserstoff lässt sich bis zu einer Konzentration von 37 % lösen |
Schmelztemperatur der Salzsäure |
$\pu{- 35 °C}$ |
Siedetemperatur der Salzsäure |
$\pu{57 °C}$ |
Dichte der Salzsäure |
$\pu\rho=1,19 \frac{\text{g}}{\text{cm}^3}$ |
Neutralisation von Basen | $\ce{NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O}$ |
Salzsäure ist ätzend, aber nicht oxidierend und reagiert daher auch nicht mit edlen Metallen wie Kupfer.
Mit unedlen Metallen wie zum Beispiel Eisen kommt es zu einer Reaktion:
$\ce{Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2}$
Gefahrenhinweise für Salzsäure
Signalwort: Gefahr
Für die Gefahrenhinweise, Sicherheitshinweise und die veralteten R- und S-Sätze siehe Tabelle unten.
Was kann man mit Salzsäure machen?
Salzsäure findet hauptsächlich in der chemischen Industrie Verwendung. Einige Beispiele für die Verwendung von Salzsäure sind:
- Das Beizen von Stahl. Dabei wird durch die Reaktion mit $\ce{HCl}$ Rost und Eisenoxid entfernt: $\ce{Fe_2O_3 + Fe + 6HCl \rightarrow 3FeCl_2+3H_2O}$
- Bei der Herstellung von organischen Verbindungen wie PVC (Polyvinylchlorid) wird mit $\ce{HCl}$ der Grundbaustein Vinylchlorid gewonnen.
- Bei der Herstellung anorganischer Verbindungen wie Eisen(III)-Chlorid wird ebenfalls Salzsäure benutzt: $\ce{Fe_2O_3 + 6 HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O}$
- In der analystischen Chemie wird Salzsäure häufig bei der Titration im Labor verwendet. Dabei reagiert die Säure mit einer Base und es kommt zu einer Neutralisationsreaktion.
- Salzsäure wird zur Entsalzung von Wasser genutzt. Dabei sorgt sie für die Regeneration des Ionenaustauschers. Dessen Oberfläche ist zunächst mit $\ce{H^+}$-Ionen bedeckt, bei der Entsalzung werden diese durch $\ce{Na^+}$-Ionen aus dem Wasser ausgetauscht. Sofern keine $\ce{H^+}$-Ionen mehr auf dem Ionenaustauscher vorhanden sind, wird dieser inaktiv. Durch die Hinzugabe von $\ce{HCl}$ reagieren die $\ce{Na^+}$-Ionen mit den $\ce{Cl^-}$-Ionen zu dem Salz Natriumchlorid und die $\ce{H^+}$-Ionen sorgen dafür, dass der Ionenaustauscher wieder aktiviert wird.
Wie wird Salzsäure hergestellt?
Für die Herstellung von Salzsäure muss Chlorwasserstoff synthetisiert werden. Wird dieses Gas in Wasser eingeleitet, entsteht Salzsäure. Im Labor lässt man dazu konzentrierte Schwefelsäure mit Natriumchlorid (Salz) reagieren, dabei entsteht Natriumsulfat und Chlorwasserstoff:
$\ce{H_2SO_4 + 2NACl \rightarrow Na_2SO_4 + 2HCl_{(g)}}$
Das Sulfat-Ion der Schwefelsäure verdrängt das Chlorid-Ion aus seinem Salz. Da $\ce{HCl}$ gasförmig ist, steigt es auf und wird daher dem chemischen Gleichgewicht entzogen, sodass dieses fast nahezu auf der Produktseite liegt.
In der Industrie entsteht Chlorwasserstoff meistens als Nebenprodukt bei der organischen Synthese: $\ce{RH + Cl_2 \rightarrow RCl + HCl}$
In seltenen Fällen wird hochreiner Chlorwasserstoff durch die Chloralkalielektrolyse gewonnen, dabei wird Wasserstoff mit Chlor verbrannt.
Nachweis von Salzsäure
Gerade in der Schule wird man häufig damit beauftragt, Salzsäure nachzuweisen. Dazu macht man sich den Säurecharakter zunutze. Des Weiteren kann man die Chlorid-Ionen auch durch Zugabe einer Silbernitratlösung nachweisen, denn dann bildet sich ein schwer lösliches Silberchlorid, das als weißlicher Niederschlag zu erkennen ist. Als Reaktionsgleichung schreibt man:
$\ce{HCl + AgNO_3 \rightarrow HNO_3 + AgCl}$
Das Video Salzsäure
In diesem Video wird gezeigt, welche chemischen und physikalischen Eigenschaften Salzsäure besitzt, wie sie hergestellt wird und wo sie Verwendung findet.
Auch zum Thema Salzsäure haben wir einige interaktive Übungen und Arbeitsblätter vorbereitet. Du kannst dein neu gewonnenes Wissen also direkt testen. Viel Spaß!
Häufige Fragen zum Thema Salzsäure
Sicherheitshinweise zur Salzsäure – Tabelle
Nummer | Bedeutung |
---|---|
Gefahrenhinweise | |
H290 | Kann gegenüber Metallen korrosiv sein |
H314 | Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. |
H335 | Kann die Atemwege reizen |
Sicherheitshinweise | |
P280 | Schutzhandschuhe/-kleidung und Augen-/Gesichtsschutz tragen. |
P303+361+353 | BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen/duschen. |
P304+340 | BEI EINATMEN: An die frische Luft bringen und in einer Position ruhigstellen, die das Atmen erleichtert. |
P305+351+338 | Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. |
P310 | Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. |
R-Sätze | |
R36/37/38 | Reizt die Augen, Atmungsorgane und die Haut. |
S-Sätze | |
S2 | Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen. |
S26 | Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren. |
S36/37/39 | Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und Schutzbrille/Gesichtsschutz tragen. |
S46 | Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt zuziehen (wenn möglich, dieses Etikett vorzeigen). |
Transkript Salzsäure
Guten Tag und herzlich willkommen. Bei diesem Video geht es um die Salzsäure. Salzsäure ist eine starke, anorganische Säure. Sie ist eine wichtige, chemische Grundchemikalie. Salzsäure war bereits im Mittelalter den Arabern bekannt. Salzsäure erfährt eine breite chemische und technische Verwendung. Chlorwasserstoff, die Verbindung, aus der Salzsäure hergestellt wird, besitzt eine hohe Weltjahresproduktion; sie beläuft sich auf etwa 20 Mio. Tonnen. Kommen wir zu den physikalischen Eigenschaften. Salzsäure ist eine Lösung des Gases Chlorwasserstoff in Wasser. Es lösen sich etwa 600 Liter Chlorwasserstoff HCl in einem Liter Wasser H2O. Salzsäure ist eine farblose Flüssigkeit. In Abhängigkeit von der Konzentration liegt die Dichte im Bereich von etwa 1,1 bis 1,2 g/cm³. Konzentrierte Salzsäure besitzt eine Konzentration von 36 bis 38 %. Diese Salzsäure wird auch als rauchende Salzsäure bezeichnet, weil über der flüssigen Phase immer gasförmiger Chlorwasserstoff vorhanden ist. Sie ist aber wie jede Säure zu Reaktion mit unedlen Metallen befähigt. Kommen wir nun zur chemischen Formel. Man muss sagen, dass streng genommen Salzsäure ein Stoffgemisch ist, nämlich die Lösung von Chlorwasserstoff, dem Gas, in Wasser. Chlorwasserstoff hat die chemische Formel HCl. H ist das Symbol für Wasserstoff, Cl das Symbol für Chlor. Es ist chemisch nicht zulässig, von Wasserstoffchlorid zu sprechen. Mitunter wird die chemische Formel auch etwas ausführlicher dargestellt, sodass die chemische Bindung eingetragen wird. Man lässt dann etwas Abstand zwischen den beiden Symbolen für das Wasserstoffatom H und das Chloratom Cl und verbindet beide Elementesymbole mit einem Strich. Dieser Strich steht für ein Elektronenpaar, er bedeutet eine Einfachbindung zwischen dem Wasserstoffatom H und dem Chloratom Cl. Noch ausführlicher ist die Lewis-Schreibweise rechts, dann trägt man die chemische Bindung zwischen dem Wasserstoffatom H und dem Chloratom Cl gekennzeichnet durch den Bindungsstrich ein. Zusätzlich befinden sich am Chloratom noch 3 weitere Striche, jeder Strich bedeutet ein nichtbindendes, einsames Elektronenpaar. Wasserstoff besitzt im Ganzen nachher 2 Außenelektronen, nämlich durch das Bindungspaar. Es erhält eine Heliumkonfiguration. Das Chloratom besitzt nun 8 Außenelektronen, 2 durch das Bindungspaar und 3 durch die nichtbindenden Elektronenpaare. Damit erhält es eine Argonkonfiguration. Kommen wir nun zu den chemischen Eigenschaften von Salzsäure. Salzsäure ist ätzend, aber nicht oxidierend wie zum Beispiel Schwefelsäure. Daher ist sie auch nicht in der Lage, edle Metalle wie Kupfer chemisch anzugreifen. Salzsäure ist zur Reaktion mit unedlen Metallen befähigt. Zum Beispiel reagiert Eisen mit Salzsäure zu Eisen(II)-chlorid, wobei Wasserstoff frei wird. In Formelschreibweise Fe+2HCl->FeCl2+H2. Diese Reaktion mit unedlen Metallen ist eigentlich erst durch die Dissoziation der Salzsäure möglich. Wir schreiben: 1 Molekül Chlorwasserstoff reagiert zu 1 Wasserstoff-Ion und 1 Chlorid-Ion. Das geschieht in wässriger Lösung, daher schreiben wir H2O über den Doppelpfeil. In Formelschreibweise: HCl dissoziiert in wässriger Lösung zu H+ + Cl-. Die Wasserstoff-Ionen, H+, machen den sauren Charakter der Salzsäure aus. Salzsäure ist zur Reaktion mit Metalloxiden befähigt. So reagiert Magnesiumoxid mit Salzsäure zu Magnesiumchlorid und Wasser. In Formelschreibweise MgO+HCl->MgCl2+H2O. Die vierte Reaktion, die für Salzsäure von Bedeutung ist, ist die Neutralisation. Ich gebe zunächst ein Beispiel dafür an. Natriumhydroxid + Salzsäure -> Natriumchlorid + Wasser. In Formelschreibweise: NaOH+HCl->NaCl+H2O. Diese Reaktion entspricht dem Prinzip Base + Säure->Salz + Wasser. Kommen wir jetzt zu den Verwendungsmöglichkeiten von Salzsäure. Diese sind sehr vielfältig und ich möchte nur einige wenige vorstellen. In der analytischen Chemie findet Salzsäure weite Verwendung. Sie wird unter anderem für die Titration verwendet. Dabei reagiert Säure mit Base, es kommt also zu einer Neutralisation. Als Weiteres wird Salzsäure für die Entsalzung von Wasser eingesetzt. Das findet in Ionenaustauschern statt. Ionenaustauscher sind Kunstharze, hier orangefarben dargestellt, die auf der Oberfläche saure Gruppen H+ enthalten. Der Ionenaustauscher ist somit eine Säure. Ich habe an einer Stelle dargestellt, dass sich hier ein Natrium-Ion Na angesetzt hat. Dieses Natrium-Ion entstammt dem Wasser, es war dort gelöst als Na+. Auf dem Rückweg ist in das Wasser ein Wasserstoff-Ion H+ gegangen. Das ist der Ionenaustausch. Wenn nun alle Wasserstoff-Ionen auf dem Ionenaustauscher durch Natrium-Ionen ausgetauscht wurden, so ist der Ionenaustauscher nicht mehr aktiv. Dann wird Salzsäure eingesetzt. Die Wasserstoff-Ionen der Salzsäure setzen sich auf dem Ionenaustauscher fest und auf dem Rückweg bewegen sich Natrium-Ionen vom Ionenaustauscher zum Chlorid-Ion der Salzsäure. Diesen Prozess bezeichnet man als Regenerierung des Ionenaustauschers. Als Weiteres wird Salzsäure für das Beizen von Stahl verwendet. Eine Beispielreaktion ist Fe2O3+Fe+6HCl->3FeCl2+3H2O. Eisenoxid und Eisen auf der Oberfläche reagieren mit Salzsäure zu Eisenchlorid und Wasser. Wichtig für die Reaktion ist, dass durch die Einwirkung der Salzsäure Rost und Eisenoxid von der Metalloberfläche entfernt werden. Des Weiteren wird Salzsäure zur Herstellung verschiedener organischer Verbindungen eingesetzt. Eine Möglichkeit für die Herstellung ist Plasts, Polyvinylchlorid, PVC. Hierbei reagiert ein Kohlenwasserstoff mit einer Dreifachbindung mit Chlorwasserstoff und es entsteht CH2 Doppelbindung CHCl. Das Reaktionsprodukt heißt Vinylchlorid und ist der Ausgangsstoff für die Herstellung von Polyvinylchlorid. Der Kohlenwasserstoff mit der Dreifachbindung wird als Acetylen oder auch Ethin bezeichnet. Und schließlich möchte ich die Herstellung anorganischer Verbindungen nennen. Als Beispiel habe ich die Reaktion eines Eisenoxids mit Salzsäure gewählt. Die Formelgleichung lautet Fe2O3+6HCl->2FeCl3+3H2O. Das Eisenoxid Fe2O3 ist Eisen(III)-Oxid. Als Erz wird es auch als Hämatit bezeichnet. Das Reaktionsprodukt ist ein Eisensalz, Eisen(III)-Chlorid. Zum Schluss möchte ich noch kurz über die Herstellung von Salzsäure sprechen. Natürlich muss man für die Salzsäureherstellung Chlorwasserstoff synthetisieren. Im Labor kann man Chlorwasserstoff durch die Umsetzung von konzentrierter Schwefelsäure mit trockenem Natriumchlorid herstellen. Es bildet sich dabei Natriumsulfat und Chlorwasserstoff wird freigesetzt. Die Formelgleichung lautet H2SO4+2NaCl->Na2SO4+2HCl (g). Im ersten Fall entsteht Chlorwasserstoff bei der organischen Synthese als Nebenprodukt. Ein Kohlenwasserstoff wird mit Chlor umgesetzt, es entsteht ein Chlorkohlenwasserstoff und Chlorwasserstoff wird in gasförmiger Form frei. Nur der geringere Teil des Chlorwasserstoffs wird über die Chloralkalielektrolyse synthetisiert. Im Ergebnis der letzteren bilden sich Wasserstoff und Chlor, die entsprechend der Knallgasreaktion Chlorwasserstoff bilden. Ich möchte noch erinnern, dass Chlorwasserstoff ein Gas ist. Erst wenn es in Wasser hineingegeben wird, erhalten wir Salzsäure. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute, auf Wiedersehen.
Salzsäure Übung
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Nenne die Eigenschaften von HCl.
TippsPhysikalische Eigenschaften beschreiben den Stoff, chemische Eigenschaften sein Reaktionsverhalten.
LösungEigenschaften von Stoffen lassen sich in ihre chemischen und ihre physikalischen Eigenschaften unterteilen. Die physikalischen Eigenschaften beschreiben dabei eher den Stoff, in diesem Fall also dass er farblos und flüssig ist und eine Dichte von etwa $1,1 g/(cm^3)$ hat. Die chemischen Eigenschaften beschreiben eher das Reaktionsverhalten des Stoffes, zum Beispiel, dass die Salzsäure ätzt und nicht oxidierend ist.
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Beschreibe den Vorgang des Entsalzens von Wasser.
TippsUm Wasser zu entsalzen, müssen die Natrium-Ionen aus dem Wasser entfernt werden.
LösungEin Ionenaustauscher besitzt eine Oberfläche, an der viele Protonen lagern. Wird nun Wasser darüber gegeben, tauschen die Natrium-Ionen des Wassers den Platz mit den Protonen auf dem Austauscher. Das Wasser enthält also nach und nach immer weniger Natrium-Ionen und die Oberfläche des Austauschers immer mehr Natrium-Ionen. Sind alle Protonen der Austauscheroberfläche gegen Natrium-Ionen getauscht, können also keine mehr aus dem Wasser aufgenommen werden, dann ist der Ionentauscher inaktiv. Er kann anschließend wieder mit Salzsäure aktiviert werden, wodurch sich die Natrium-Ionen wieder durch Protonen tauschen lassen.
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Formuliere die Reaktionsgleichungen zu folgenden Reaktionen der Salzsäure.
TippsBei den Reaktionen entstehen immer Choride.
LösungSalzsäure macht eine Reihe ganz typischer Reaktionen: Mit unedlen Metallen reagiert sie zu Metallchlorid und Wasserstoff, mit Metalloxiden zu Metallchlorid und Wasser und mit Metallhydroxiden zu Metallchlorid und Wasser.
Hier hast du nun zu jeder Reaktionsart ein Beispiel gegeben. Aus dem Metalloxid Calciumoxid $(CaO)$ werden mit Salzsäure Calciumchlorid $(CaCl_2)$ und Wasser, aus dem Hydroxid Kaliumhydroxid $(KOH)$ werden Kaliumchlorid $(KCl)$ und Wasser und aus dem unedlen Metall Magnesium $(Mg)$ werden mit$ HCl$ Magnesiumchlorid $(MgCl_2)$ und Wasserstoff.
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Erkläre die Färbung in dem Versuch mit Kupferoxid.
TippsSalzsäure liegt dissoziiert in Lösung vor. Welches Ion verbindet sich nun mit welchem Teilchen vom Kupferoxid?
LösungMetalloxide reagieren mit Salzsäure zu den entsprechenden Chloriden. Auf diese Weise können eine Reihe anorganischer Salze hergestellt werden. Die Chloride der Übergangsmetalle sind oft in wässriger Lösung farbig. Daher kannst du die Entstehung sogar beobachten. Eisen(III)-chlorid färbt die Lösung z.B. gelb, und Kupferchlorid, wie in diesem Fall, färbt die Lösung türkis.
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Entscheide, aus welchen Stoffen HCl hergestellt werden kann.
TippsDu benötigst ein Chlorid und eine Säure.
LösungHCl lässt sich auf verschiedene Weisen herstellen. Im Labor lässt man oft ein Chlorid mit einer starken Säure reagieren. Das gängigste Chlorid ist sicher das Natriumchlorid, also Kochsalz, was sich sicher immer im Labor finden lässt. Als Säure kann Schwefelsäure verwendet werden.
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Formuliere die Wortgleichung zu folgender Reaktionsgleichung.
TippsChlorwasserstoff addiert sich an die Doppelbindung.
Der Begriff Chlor muss im Reaktionsprodukt auftauchen.
LösungIm Video hast du gesehen, dass bei der Herstellung des Polyvinylchlorids eine Verbindung verwendet wird, die eine Dreifachbindung zwischen den Kohlenstoffatomen hat. An solche Mehrfachbindungen kann sich Chlorwasserstoff gut addieren, indem es eine Bindung löst und dann der Wasserstoff an das eine Kohlenstoffatom und das Chlor an das andere Kohlenstatom bindet. Genauso funktioniert auch die hier abgebildete Additionsreaktion zwischen Ethen und Chlorwasserstoff. Die Doppelbindung löst sich und an eines der Kohlenstoffatome bindet Wasserstoff und an das andere Chlor. Die entstandene Verbindung heißt Chlorethan.

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sehr gut Erklärt
Du hast alles richtig interpretiert. Auch sind deine Versuchsergebnisse alle in Ordnung. Die Reaktion
MgO + H2O --> Mg(OH)2
läuft nämlich nicht so glatt ab, wie man es im Anfängerunterricht lernt.
Bei höheren pH-Werten könnte der Niederschlag wieder in Lösung gehen. Probier es mal aus.
Alles Gute
Eine Frage zur Reaktion bei 5Min10Sek:
Mich hat es neulichst gereizt das schwerlösliche MgO in Lösung zu bringen. Da ich kein MgO als Pulver da hatte, hab ich ein Magnesiumstreifen verbrannt und das entstandene weiße Pulver (ca 100mg davon) hab ich versucht in H2O zu lösen. Nix passiert. Bis zum Sieden erhitzt = immmer noch nichts vom MgO gelöst. Das MgO/H2O Gemisch mit etwas Salzsäure verdünnt = Nichts. Nun gut, dann bin ich ins Freie gegangen und hab ca 50ml konz. HCL (30-33%) in ein neues Becherglas gegeben und wieder ca 100mg MgO dazugegeben und kräftig umgerührt. Es hat sich sichtbar KEIN MgO in konz. HCL gelöst?!? Enttäuscht hab ich dann die konz. HCL mit Natronlauge neutralisiert und siehe da, knapp über pH=7 ist ein weißer Niederschlag ausgefallen. Das gebildete NaCl aus der HCl und NaOH-Lsg kanns nicht sein, da NaCL gut löslich ist. Nun Frage: War dieser voluminöser weißer Niederschlag etwa Mg(OH)2? Hatte ich es doch vorher geschafft etwas MgO in HCL zu lösen, hatte es nur nicht gemerkt, da ich vlt. zuviel MgO in zuwenig konz. HCL versucht hatte zu lösen?
Langer Kommentar, eine Antwort wäre mir aber sehr wichtig.
mfg