Essigsäure, Schwefelsäure und Natronlauge

Essigsäure, Salzsäure und Schwefelsäure sind die wichtigsten Säuren, Natronlauge ist die wichtigste Lauge. Hier lernst du ihre Formeln, welche Ionen sie in Wasser bilden, wofür man sie braucht und wie man sicher mit ihnen umgeht.

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3. Sek - 1. Jahr Gymnasium
Zyklus 3, Gymnasium
Lehrplan 21: NT.3.2.e

Zwei Jugendliche in einer hellen Küche: Eine giesst Essig in einen Wasserkocher, der andere hält eine frische Brezel.

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Das musst du wissen

Erklärung

Essigsäure, Salzsäure und Schwefelsäure sind die wichtigsten , Natronlauge ist die wichtigste Lauge. Jede Säure gibt in Wasser ab, die Lauge liefert Hydroxid-Ionen. Lerne für jeden Stoff Formel, , Verwendung und Gefahr.

Was alle Säuren und Laugen gemeinsam haben

Eine Säure gibt in Wasser ein Proton $H^{+}$ ab. Es bindet sich sofort an ein Wassermolekül, so entsteht das $H_{3} O^{+}$ . Oxonium-Ionen machen eine Lösung sauer.

Von der Säure bleibt ein negatives Säurerest-Ion übrig, etwa das Chlorid-Ion $C l^{-}$ .

Eine Lauge enthält viele Hydroxid-Ionen $O H^{-}$ und ist basisch.

MerkeSäure: gibt $H^{+}$ ab, in Wasser entsteht $H_{3} O^{+}$ . Lauge: enthält viele $O H^{-}$ .

Essigsäure: die Säure im Essig

Essigsäure $C H_{3} COOH$ heisst chemisch Ethansäure. Von ihren vier H-Atomen gibt sie nur das der COOH-Gruppe ab. Übrig bleibt das Acetat-Ion:

C H_{3} COOH + H_{2} O ⇌ C H_{3} CO O^{-} + H_{3} O^{+}

Der Doppelpfeil zeigt: Nur wenige geben ihr Proton ab. Essigsäure ist eine schwache Säure. Speiseessig enthält etwa 5 Prozent davon, Essigessenz etwa 25 Prozent.

MerkeEssigsäure gibt nur ein Proton ab, das aus der COOH-Gruppe.

Wie Essig entsteht

In offenem Wein oder vergorenem Most wandeln Essigsäurebakterien das Ethanol mit Sauerstoff aus der Luft in Essigsäure um:

C_{2} H_{5} OH + O_{2} \to C H_{3} COOH + H_{2} O

Reine Essigsäure riecht stechend und erstarrt schon unter etwa 17 °C zu Kristallen, die wie Eis aussehen. Darum heisst sie auch Eisessig.

Reine Essigsäure ätzt. Speiseessig ist so verdünnt, dass man ihn essen kann.

Salzsäure: starke Säure, auch im Magen

Salzsäure ist Chlorwasserstoff $HCl$ in Wasser. Fast jedes HCl-Molekül gibt sein Proton ab:

HCl + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + C l^{-}

Salzsäure ist darum eine starke Säure. Dein Magen bildet sie verdünnt: Sie tötet Keime ab und hilft, Eiweiss zu verdauen. Konzentrierte Salzsäure gibt stechende Dämpfe ab und ätzt.

MerkeStarke Säure: fast alle Moleküle geben ihr Proton ab. Schwache Säure: nur wenige.

Schwefelsäure: eine Säure mit zwei Protonen

Schwefelsäure $H_{2} S O_{4}$ ist eine starke Säure, die zwei Protonen abgeben kann. Zuerst entsteht das Hydrogensulfat-Ion, danach das Sulfat-Ion:

H_{2} S O_{4} + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + HS O_{4}^{-}

HS O_{4}^{-} + H_{2} O ⇌ H_{3} O^{+} + S O_{4}^{2 -}

Der erste Schritt läuft vollständig ab, der zweite nur teilweise.

Verdünnte Schwefelsäure steckt in der Autobatterie. Die Industrie braucht riesige Mengen davon, etwa für Dünger.

Konzentrierte Schwefelsäure verdünnen

Konzentrierte Schwefelsäure (etwa 96 Prozent) zieht Wasser an, sogar aus Zucker. Der Zucker verkohlt dabei zu einer schwarzen Masse.

Mischt man sie mit Wasser, wird es sehr heiss. Giesst man Wasser in die Säure, kocht es sofort auf und spritzt Säure heraus. Darum giesst man immer die Säure langsam ins Wasser.

MerkeErst das Wasser, dann die Säure.

Natronlauge: die wichtigste Lauge

Natriumhydroxid $NaOH$ ist ein weisser Feststoff. In Wasser zerfällt es in Ionen, dabei wird die Lösung warm:

NaOH \to N a^{+} + O H^{-}

Diese Lösung heisst Natronlauge, eine starke Lauge. Sie greift Fette und Eiweisse an: im Rohrreiniger Haare und Fett, aber auch Haut und Augen.

Brezeln taucht man vor dem Backen kurz in verdünnte Natronlauge. So bekommen sie ihre braune Kruste.

Neutralisation: Säure trifft Lauge

Gibst du eine Säure zu einer Lauge, reagieren die Oxonium-Ionen mit den Hydroxid-Ionen zu Wasser:

H_{3} O^{+} + O H^{-} \to 2 H_{2} O

Das heisst Neutralisation. Die übrigen Ionen bilden ein . Aus Salzsäure und Natronlauge entsteht Kochsalz:

HCl + NaOH \to NaCl + H_{2} O

Schwefelsäure gibt zwei Protonen ab und braucht darum doppelt so viel Natronlauge:

H_{2} S O_{4} + 2 NaOH \to N a_{2} S O_{4} + 2 H_{2} O

MerkeSäure + Lauge → Salz + Wasser.

Essigsäure, Schwefelsäure, Natronlauge: Übersicht mit Was alle Säuren und Laugen gemeinsam haben; Essigsäure: die Säure im Essig; Salzsäure: starke Säure, auch im Magen; Konzentrierte Schwefelsäure verdünnen; Neutralisation: Säure trifft Lauge. — Essigsäure, Schwefelsäure, Natronlauge auf einen Blick: die wichtigsten Regeln.

Häufige Fehler

✕Essigsäure $C H_{3} COOH$ gibt vier Protonen ab, weil sie vier H-Atome hat.
✓Nur das H-Atom der COOH-Gruppe wird abgegeben. Die drei H-Atome am Kohlenstoff bleiben fest gebunden.
✕Eine schwache Säure ist eine verdünnte Säure.
✓Stark oder schwach sagt, ob fast alle oder nur wenige Moleküle ihr Proton abgeben. Verdünnt oder konzentriert sagt, wie viel Säure im Wasser gelöst ist. Eisessig ist konzentriert und trotzdem schwach.
✕Zum Verdünnen giesst man Wasser in die konzentrierte Schwefelsäure.
✓Umgekehrt: die Säure langsam ins Wasser. Sonst kocht das wenige Wasser sofort auf und spritzt ätzende Säure heraus.
✕Natronlauge ist harmlos, weil sie keine Säure ist.
✓Konzentrierte Laugen ätzen genauso wie Säuren. Für die Augen sind sie sogar besonders gefährlich.

Begriffe zum Nachschlagen

Essigsäure: Die Säure im Essig, Formel CH₃COOH, chemisch Ethansäure. Eine schwache Säure, die ein Proton abgibt.
Salzsäure: Lösung von Chlorwasserstoff HCl in Wasser. Eine starke Säure, auch im Magensaft.
Schwefelsäure: Starke Säure mit der Formel H₂SO₄. Sie kann zwei Protonen abgeben.
Natronlauge: Lösung von Natriumhydroxid NaOH in Wasser. Eine starke Lauge mit vielen Hydroxid-Ionen.
Konzentration: Wie viel Stoff in einer Lösung gelöst ist, in Prozent oder in mol pro Liter (mol/l). 0.2 mol/l heisst: 0.2 mol Stoff in 1 Liter Lösung. Rechnen mit mol/l lernst du meist erst am Gymnasium.
Stoffmenge: Wie viele Teilchen eine Stoffportion enthält, gemessen in mol (Zeichen n). Rechnung: n = c · V oder n = m : M.
molare Masse: Masse von einem Mol eines Stoffs in g/mol (Zeichen M), zum Beispiel 40 g/mol für NaOH.

Noch unsicher? Zuerst lernen:Säuren, Basen und pH-Wert Chemische Reaktion und Reaktionsgleichung

So geht's

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Welche Ionen sind in der Lösung?

Welche Ionen entstehen, wenn du Chlorwasserstoff $HCl$ und Natriumhydroxid $NaOH$ je in Wasser löst? Ist die Lösung sauer oder basisch?

Lösung Schritt für Schritt

HCl ist eine Säure. Es gibt sein Proton an ein Wassermolekül ab. $HCl + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + C l^{-}$
In der Salzsäure sind also Oxonium-Ionen und Chlorid-Ionen. Die Oxonium-Ionen machen sie sauer.
Natriumhydroxid zerfällt in Wasser in seine Ionen. $NaOH \to N a^{+} + O H^{-}$
In der Natronlauge sind Natrium-Ionen und Hydroxid-Ionen. Die Hydroxid-Ionen machen sie basisch.

Salzsäure enthält $H_{3} O^{+}$ und $C l^{-}$ und ist sauer. Natronlauge enthält $N a^{+}$ und $O H^{-}$ und ist basisch.

Beispiel 2Essigsäure und Natronlauge neutralisieren

Stelle die für die Neutralisation von Essigsäure mit Natronlauge auf und benenne das Salz.

Lösung Schritt für Schritt

Essigsäure gibt nur das Proton der COOH-Gruppe ab. Pro Molekül Essigsäure braucht es also ein Hydroxid-Ion.
Das Proton und das Hydroxid-Ion bilden Wasser. Übrig bleiben das Acetat-Ion und das Natrium-Ion.
Gleichung aufschreiben und zählen: links und rechts je 2 C, 5 H, 3 O und 1 Na. $C H_{3} COOH + NaOH \to C H_{3} COONa + H_{2} O$
Das Salz aus Natrium-Ionen und Acetat-Ionen heisst Natriumacetat.

$C H_{3} COOH + NaOH \to C H_{3} COONa + H_{2} O$ . Es entstehen Natriumacetat und Wasser.

Beispiel 3Laugenreste im Chemiezimmer

Zwei Jugendliche mit Schutzbrillen giessen im Chemiezimmer vorsichtig eine Flüssigkeit aus einem Messzylinder in ein grosses Becherglas.

Nach einem Versuch im Chemiezimmer einer Kantonsschule in Aarau bleiben 500 ml Natronlauge mit der 0.2 mol/l übrig. Bevor sie in den Ausguss darf, wird sie mit Salzsäure (1 mol/l) neutralisiert. Wie viel Salzsäure braucht es?

Lösung Schritt für Schritt

Reaktionsgleichung: Ein HCl neutralisiert ein NaOH. $HCl + NaOH \to NaCl + H_{2} O$
Natriumhydroxid in der Lauge: $n = c \cdot V = 0.2 mol/l \cdot 0.5 l = 0.1 mol$
Es braucht gleich viel HCl, also 0.1 mol. Daraus das Volumen der Salzsäure: $V = \frac{n}{c} = \frac{0.1 mol}{1 mol/l} = 0.1 l$
In der Praxis gibt man die Säure langsam dazu und prüft den mit Indikatorpapier.

Es braucht 100 ml Salzsäure. Dabei entsteht Kochsalzlösung.

Beispiel 4Wasserkocher entkalken in Luzern

Ein Vater und seine Tochter schauen in der Küche in einen gläsernen Wasserkocher, in dem Essig mit kleinen Bläschen steht.

Familie Huber in Luzern entkalkt ihren Wasserkocher mit 240 ml Speiseessig. In 100 ml Essig stecken 5 g Essigsäure. Wie viel Kalk ( $CaC O_{3}$ ) kann der Essig höchstens auflösen? Atommassen: H = 1, C = 12, O = 16, Ca = 40 g/mol.

Lösung Schritt für Schritt

Masse Essigsäure in 240 ml Essig: $m = 2.4 \cdot 5 g = 12 g$
von $C H_{3} COOH$ und Stoffmenge: $M = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 g/mol, n = \frac{12 g}{60 g/mol} = 0.2 mol$
Reaktionsgleichung: Ein Kalk-Teilchen braucht zwei Essigsäure-Moleküle. $CaC O_{3} + 2 C H_{3} COOH \to Ca (C H_{3} COO)_{2} + H_{2} O + C O_{2}$
0.2 mol Essigsäure lösen also 0.1 mol Kalk. Kalk hat die molare Masse 40 + 12 + 3 · 16 = 100 g/mol: $m = 0.1 mol \cdot 100 g/mol = 10 g$

Der Essig löst höchstens 10 g Kalk. Die Bläschen sind Kohlenstoffdioxid.

Jetzt du

Übungen mit Lösungen

Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.

Einstieg5Üben5Knacknüsse4

1
Gib die Formel von Essigsäure an. Wie heisst sie chemisch?
Lösung zeigen
Ergebnis: $C H_{3} COOH$ , Ethansäure
1. Essigsäure hat zwei C-Atome und eine COOH-Gruppe.
2. Formel: $C H_{3} COOH$ .
3. Zwei C-Atome heisst «Eth-», der chemische Name ist Ethansäure.
2
Welches Ion macht jede saure Lösung sauer? Gib Name und Formel an.
Lösung zeigen
Ergebnis: Das Oxonium-Ion $H_{3} O^{+}$
1. Eine Säure gibt ein Proton $H^{+}$ ab.
2. Das Proton bindet sich an ein Wassermolekül.
3. So entsteht das Oxonium-Ion $H_{3} O^{+}$ .
3
Welche Ionen sind in Natronlauge gelöst?
Lösung zeigen
Ergebnis: Natrium-Ionen $N a^{+}$ und Hydroxid-Ionen $O H^{-}$
1. Natronlauge ist Natriumhydroxid $NaOH$ in Wasser.
2. In Wasser zerfällt es: $NaOH \to N a^{+} + O H^{-}$ .
4
Wie viel Prozent Essigsäure enthält Speiseessig ungefähr, und wie viel Essigessenz?
Lösung zeigen
Ergebnis: Speiseessig etwa 5 Prozent, Essigessenz etwa 25 Prozent
1. Speiseessig ist stark verdünnt, darum kann man ihn essen.
2. Essigessenz ist etwa fünfmal so konzentriert und muss vor dem Gebrauch verdünnt werden.
5
Du sollst konzentrierte Schwefelsäure verdünnen. Was giesst du in was?
Lösung zeigen
Ergebnis: Die Säure langsam ins Wasser
1. Beim Mischen von Schwefelsäure mit Wasser wird viel Wärme frei.
2. Giesst man Wasser in die Säure, kocht es sofort auf und spritzt.
3. Merksatz: Erst das Wasser, dann die Säure.

6
Benenne das Säurerest-Ion von Salzsäure, Essigsäure und Schwefelsäure (nach Abgabe aller Protonen) und gib die Formeln an.
Lösung zeigen
Ergebnis: Chlorid $C l^{-}$ , Acetat $C H_{3} CO O^{-}$ , Sulfat $S O_{4}^{2 -}$
1. Salzsäure $HCl$ gibt ein Proton ab: Chlorid-Ion $C l^{-}$ .
2. Essigsäure gibt das Proton der COOH-Gruppe ab: Acetat-Ion $C H_{3} CO O^{-}$ .
3. Schwefelsäure gibt zwei Protonen ab: Sulfat-Ion $S O_{4}^{2 -}$ , mit zwei negativen Ladungen.
7
Stelle die Gleichung für die Neutralisation von Salzsäure mit Natronlauge auf. Wie heisst das Salz?
Lösung zeigen
Ergebnis: $HCl + NaOH \to NaCl + H_{2} O$ , Natriumchlorid (Kochsalz)
1. Das Proton der Säure und das Hydroxid-Ion der Lauge bilden Wasser.
2. Natrium-Ion und Chlorid-Ion bilden das Salz Natriumchlorid.
3. Atome zählen: links und rechts je 1 Na, 1 Cl, 2 H, 1 O.
8
Schreibe die zwei Schritte auf, in denen Schwefelsäure ihre Protonen an Wasser abgibt.
Lösung zeigen
Ergebnis: $H_{2} S O_{4} + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + HS O_{4}^{-}$ , danach $HS O_{4}^{-} + H_{2} O ⇌ H_{3} O^{+} + S O_{4}^{2 -}$
1. Erster Schritt: Ein Proton geht an ein Wassermolekül, es entsteht das Hydrogensulfat-Ion.
2. Zweiter Schritt: Das Hydrogensulfat-Ion gibt das zweite Proton ab, es entsteht das Sulfat-Ion.
3. Der zweite Schritt läuft nur teilweise ab, darum der Doppelpfeil.
9
Du hast Salzsäure und Essigsäure, beide mit derselben Konzentration. Welche Lösung hat den tieferen pH-Wert? Begründe.
Lösung zeigen
Ergebnis: Die Salzsäure, weil sie eine starke Säure ist und fast alle Moleküle ihr Proton abgeben.
1. Salzsäure ist stark: Fast jedes HCl-Molekül bildet ein Oxonium-Ion.
2. Essigsäure ist schwach: Nur wenige Moleküle geben ihr Proton ab.
3. Mehr Oxonium-Ionen bedeuten einen tieferen pH-Wert.
10
Ein offenes Glas Wein wird nach einigen Tagen sauer. Erkläre und stelle die Reaktionsgleichung auf.
Lösung zeigen
Ergebnis: Essigsäurebakterien wandeln Ethanol mit Sauerstoff in Essigsäure um: $C_{2} H_{5} OH + O_{2} \to C H_{3} COOH + H_{2} O$
1. Wein enthält Ethanol.
2. Essigsäurebakterien wandeln das Ethanol mit Sauerstoff aus der Luft um.
3. Es entstehen Essigsäure und Wasser. Atome zählen: links und rechts je 2 C, 6 H, 3 O.

11
Stelle die Gleichung für die vollständige Neutralisation von Schwefelsäure mit Natronlauge auf. Wie heisst das Salz?
Lösung zeigen
Ergebnis: $H_{2} S O_{4} + 2 NaOH \to N a_{2} S O_{4} + 2 H_{2} O$ , Natriumsulfat
1. Schwefelsäure gibt zwei Protonen ab, sie braucht also zwei Hydroxid-Ionen.
2. Dafür braucht es zwei NaOH, es entstehen zwei Wassermoleküle.
3. Zwei Natrium-Ionen und ein Sulfat-Ion bilden Natriumsulfat $N a_{2} S O_{4}$ .
4. Atome zählen: links und rechts je 2 Na, 1 S, 6 O, 4 H.
12
Du willst 250 ml Natronlauge mit der Konzentration 0.5 mol/l herstellen. Wie viel Gramm Natriumhydroxid musst du abwägen? (Na = 23, O = 16, H = 1 g/mol)
Lösung zeigen
Ergebnis: 5 g
1. Stoffmenge: $n = c \cdot V = 0.5 mol/l \cdot 0.25 l = 0.125 mol$ .
2. Molare Masse von NaOH: $23 + 16 + 1 = 40 g/mol$ .
3. Masse: $m = 0.125 mol \cdot 40 g/mol = 5 g$ .
13
Gibt man konzentrierte Schwefelsäure auf Haushaltzucker $C_{12} H_{22} O_{11}$ , bleibt eine schwarze, poröse Masse zurück. Was passiert? Stelle die Gleichung für den Zucker auf.
Lösung zeigen
Ergebnis: Die Schwefelsäure entzieht dem Zucker das Wasser, zurück bleibt Kohlenstoff: $C_{12} H_{22} O_{11} \to 12 C + 11 H_{2} O$
1. Konzentrierte Schwefelsäure zieht Wasser stark an.
2. Im Zucker stecken H- und O-Atome im Verhältnis 2 zu 1, wie im Wasser.
3. Die Säure holt sie als Wasser heraus, übrig bleibt schwarzer Kohlenstoff.
4. Atome zählen: 22 H und 11 O ergeben genau 11 Wassermoleküle.
14
Wie viel Salzsäure mit der Konzentration 0.1 mol/l braucht es, um 20 ml Natronlauge mit 0.25 mol/l zu neutralisieren?
Lösung zeigen
Ergebnis: 50 ml
1. Stoffmenge NaOH: $n = 0.25 mol/l \cdot 0.02 l = 0.005 mol$ .
2. HCl und NaOH reagieren im Verhältnis 1 zu 1, es braucht also 0.005 mol HCl.
3. Volumen: $V = \frac{0.005 mol}{0.1 mol/l} = 0.05 l = 50 ml$ .

Verwechselt dein Kind starke und konzentrierte Säuren oder stockt es bei Neutralisationsgleichungen, übt eine Chemie-Lehrperson mit ihm genau diese Schritte. Chemie-Nachhilfe für die Sek und das Gymnasium

Üben ohne Ende

Trainer: Essigsäure, Schwefelsäure, Natronlauge

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Immer neue Fragen zu den wichtigsten Säuren und Laugen zum Anklicken, jede mit kurzer Erklärung. Stufe 1 übt Formeln und Alltag, Stufe 2 Ionen und Stärke, Stufe 3 Gleichungen und Neutralisation.

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Nächstes ThemaTitrationBei einer Titration gibst du zu einer Säure tropfenweise eine Lauge bekannter Konzentration, bis ein Indikator umschlägt. Aus dem Verbrauch rechnest du aus, wie konzentriert die Säure war, und liest an der Titrationskurve ab, wie stark sie ist.2. Jahr Gymnasium - 3. Jahr Gymnasium

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Für Eltern und Lehrpersonen

Lehrplan 21

Typische Klasse: 3. Sek - 1. Jahr Gymnasium
Stufe: Zyklus 3, Gymnasium
Fach: Chemie

Meist in der 3. Sek im Fach Natur und Technik, direkt nach dem pH-Wert. Im 1. Jahr am Gymnasium kommen Protolysegleichungen, starke und schwache Säuren und erste Rechnungen mit der Stoffmenge dazu.

NT.3.2.eDie Eigenschaften von Essigsäure, Salzsäure, Schwefelsäure und Natronlauge auf ihre Teilchen und auf die Ionen zurückführen, die sie in Wasser bilden.
NT.3.2.dDie Neutralisation als Umwandlung beschreiben, bei der aus Oxonium-Ionen und Hydroxid-Ionen Wasser und ein Salz entstehen.
NT.1.3.aWissen, warum konzentrierte Säuren und Laugen in Haushalt und Labor gefährlich sind und wie man sie sicher verdünnt und aufbewahrt.

Codes nach dem Lehrplan 21 der Deutschschweiz, Umschreibung in eigenen Worten. Wann genau das Thema drankommt, legt das Lehrmittel der Schule fest. Alle Themen nach Lehrplan 21

Gut zu wissen

Häufige Fragen

Ist Essigsäure gefährlich?

Das hängt von der Konzentration ab. Speiseessig mit etwa 5 Prozent kannst du essen. Essigessenz mit etwa 25 Prozent kann Haut und Augen verätzen, reine Essigsäure erst recht.

Was ist der Unterschied zwischen Natriumhydroxid und Natronlauge?

Natriumhydroxid NaOH ist der weisse Feststoff. Natronlauge ist seine Lösung in Wasser. Erst in Wasser liegen die Hydroxid-Ionen frei vor, die die Lösung basisch machen.

Warum gilt «Erst das Wasser, dann die Säure»?

Beim Mischen von konzentrierter Schwefelsäure mit Wasser wird sehr viel Wärme frei. Giesst du die Säure ins Wasser, verteilt sich die Wärme im vielen Wasser. Umgekehrt kocht das wenige Wasser sofort und spritzt Säure heraus.

In welcher Klasse lernt man Essigsäure, Schwefelsäure und Natronlauge?

Meist in der 3. Sek im Fach Natur und Technik, nach dem pH-Wert. Am Gymnasium kommen im 1. Jahr Protolysegleichungen und Rechnungen mit der Stoffmenge dazu. Je nach Kanton und Schule kann es etwas früher oder später sein.