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Nachweise von Acetat- und Carbonat-Ionen

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Die Autor*innen
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André Otto
Nachweise von Acetat- und Carbonat-Ionen
lernst du in der Oberstufe 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse

Nachweise von Acetat- und Carbonat-Ionen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Nachweise von Acetat- und Carbonat-Ionen kannst du es wiederholen und üben.
  • Entscheide, von welcher Säure die folgenden Salze abstammen.

    Tipps

    Säurerest-Ionen erhalten die Endung -at.

    Carbonate sind die Salze der Kohlensäure ($H_2CO_3$).

    Lösung

    Carbonate sind die Salze der Kohlensäure ($H_2CO_3$). Von der zweiprotonigen Säure leiten sich zwei Reihen von Salzen ab, nämlich die Hydrogencarbonate, die auch primäre Carbonate genannt werden. Als Acetate ($CH_3COO^-$) werden die Salze der Essigsäure ($CH_3COOH$) bezeichnet.

  • Gib an, wie sich ein positiver Nachweis auf Carbonat- oder Acetat-Ionen äußert.

    Tipps

    Ein Feuer benötigt Sauerstoff.

    Die starke Säure vertreibt die schwache Säure aus ihrer Verbindung. Salzsäure ist eine sehr starke Säure.

    Lösung

    Carbonat-Ionen ($CO_{3}^{2−}$) lassen sich durch Zugabe von Salzsäure nachweisen. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxid. Dieses Gas kann in die Nachweisreagenzien Kalk- oder Barytwasser geleitet werden. Dort erzeugt es einen weißen Niederschlag von Calcium- bzw. Bariumcarbonat.
    Mit Hilfe der Glimmspanprobe kann man sowohl Sauerstoff als auch Kohlenstoffdioxid nachweisen. Bei Sauerstoff würde die Flamme des Holzspans aufflammen, bei Kohlenstoffdioxid erlischt die Flamme.

    In der chemischen Analytik können Acetate leicht nachgewiesen werden, indem man die Probe mit Natriumhydrogencarbonat (Soda) im Mörser zerreibt. Dabei wird das Proton des Hydrogencarbonat-Ions auf das Acetat-Ion übertragen, wobei die flüchtige Essigsäure entsteht, die leicht durch ihren typischen Geruch identifiziert werden kann.

  • Beschreibe den Carbonat-Nachweis mittels Fällungsreaktion.

    Tipps

    Starke Säuren vertreiben schwache Säuren aus ihren Verbindungen.

    Bei diesem Nachweis muss ein schwerlösliches Salz entstehen, um die Anwesenheit von $CO_{3}^{2-}$-Ionen anzuzeigen.

    Erdalkalimetalle, wie Barium und Calcium, bilden schwerlösliche Carbonate.

    Lösung

    In saurer Lösung reagieren Carbonate und Hydrogencarbonate zu Kohlenstoffdioxid, das als Gas entweicht. Beim Durchleiten von $CO_2$ durch die alkalische Bariumhydroxidlösung löst es sich wieder als ${CO_{3}}^{2−}$ und weißes $BaCO_3$ fällt aus. Unter den angegebenen Bedingungen ist die Fällung von $BaCO_3$ ein sicherer Nachweis von Carbonat.

    Es muss darauf geachtet werden, dass keine Salzsäure in das Gärröhrchen übergetrieben wird, da sich sonst der Niederschlag löst. Ausserdem können $S{O_{3}}^{2−}$-Ionen stören. Sulfite erzeugen bei Zugabe von Salzsäure $SO_2$-Gas, das ebenfalls, als $BaSO_3$, weiß im Gärröhrchen ausfällt. Diese Störung kann durch Zugabe von $H_2O_2$ zur Analysenlösung verhindert werden, da dadurch Sulfit zum Sulfat oxidiert wird.

  • Erkläre die Funktion der Puffersysteme im menschlichen Körper.

    Tipps

    Das lateinische Wort für Säure ist acidum.

    Lösung

    Ein Puffersystem, kurz auch Puffer genannt, ist ein Stoffgemisch, dessen pH-Wert (Konzentration der Wasserstoff-Ionen) sich bei Zugabe einer Säure oder Base wesentlich weniger stark ändert, als dies in einem ungepufferten System der Fall wäre. Der pH-Wert wird somit über einen bestimmten Zeitraum gehalten.

    Puffer enthalten eine Mischung aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base (oder des jeweiligen Salzes). Auch Ampholyte und bifunktionale Moleküle können als Puffer dienen. Dazu gehören der Kohlensäure-Hydrogencarbonat-Puffer und auch der Essigsäure-Acetat-Puffer. Den Essigsäure-Acetat-Puffer kann man in einer Titration mithilfe eines pH-Meters genau erkennen.

  • Charakterisiere die Nachweise für Carbonat- und Acetat-Ionen.

    Tipps

    Kohlensäure ist geruchslos.

    Kohlendioxid erstickt die Flamme

    Lösung

    Als Vorversuch kann man festes Analysengut mit konzentrierter Salzsäure versetzen. Eine Gasentwicklung deutet auf Carbonat hin. Bei der Durchführung dieses Tests im Reagenzglas sollte die Flamme eines eingebrachten brennenden Spans erstickt werden. Das entstehende Gas kann auch durch eine Fällungsreaktion identifiziert werden:
    Man gibt Bariumhydroxidlösung (Barytwasser) in ein Gärröhrchen (Carbonatröhrchen), das an dem einen Ende in einem durchbohrten Stopfen steckt. In das Reagenzglas gibt man die Probe, übergießt sie mit einer Säure (meistens Salzsäure) und verschließt es schnell mit dem Stopfen am Carbonatröhrchen. Nun erhitzt man das Gemisch im Reagenzglas im Wasserbad oder vorsichtig mit einem Bunsenbrenner. Bei Vorhandensein von Carbonaten in der Probe wird die Bariumhydroxid-Lösung nach und nach trüb, da weißes Bariumcarbonat ($BaCO_3$) ausfällt.

    Der einfachste Nachweis für ein Acetat-Ion ist die Geruchsprobe. Dabei wird ein Hydrogensulfat mit der Probensubstanz vermischt und in einem Mörser verrieben. Nach mehrmaligem Reiben entsteht ein intensiver Geruch nach Essigsäure.

  • Erläutere die Reaktion der Veresterung.

    Tipps

    Es handelt sich um eine Kondensationsreaktion.

    Es wird also Wasser abgespalten.

    Lösung

    Die Veresterung ist eine Gleichgewichts- und Kondensationsreaktion, bei der ein Alkohol mit einer Carbonsäure zu einem Ester reagiert. Die Rückreaktion der Veresterung ist die saure Esterhydrolyse.

    Genauer gesagt entstehen Ester, wenn man einen Alkohol und eine Carbonsäure mit einer Mineralsäure als Katalysator (z. B. konzentrierter Schwefelsäure) zusammengibt. Dabei kommt es zu einer Additions-Eliminierungs-Reaktion, welche Veresterung genannt wird. Die parallel ablaufende Rückreaktion bezeichnet man auch als saure Esterhydrolyse oder Esterspaltung.

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