Was sind SÄUREN, welche Säure kann ALLES VERÄTZEN? | JJChemistry

Hallo, mein Name ist Jan Joel von JJ Chemistry und heute beantworten wir die Frage, was eigentlich wegätzen ist. Warum können Säuren meine Hand verätzen oder auch dafür sorgen, dass ganze Stahlträger zerstört werden? Was ist Wegätzen überhaupt? Wir haben einen Feststoff, man gibt ein bisschen Säure hinzu und plötzlich ist der Feststoff weg. Das ist irgendwie krass, oder? Und dann bleibt auch die Frage, welche Säure eigentlich gegen welche Materialien wirkt. All das werden wir jetzt chemisch durchgehen. Dieses Video ist übrigens original Teil des großen Chemie 1x1. Meinem Video-Kurs, in dem ich ganze 8 Stunden vor der Kamera stehe und in Experimenten sowie hier am Whiteboard alles rund um die Welt der Chemie erkläre. Wenn ihr in der Schule seid oder eure CTA, Chemikanten- oder Laborantenausbildung macht und damit ja ständig Chemieklausuren bestehen müsst, werden wir innerhalb von gerade mal 8 Stunden gemeinsam schaffen, dass du direkt mindestens eine Minute besser wirst und nie mehr eine Chemieklausur verhaust. Der Link zum großen Chemie 1x1 ist ab jetzt unten in der Videobeschreibung. Es gibt auch 10-Tage-Launch-Rabatt, sodass das große Chemie 1x1 deutlich weniger kostet als 8 Stunden Nachhilfe. Mit dem Unterschied, dass man das Video, die ganzen Videos aus dem Video-Kurs, immer und immer wieder schauen kann. Seid also schnell! Wie auch im Video-Kurs starten wir jetzt erstmal schön mit einem Experiment. In den 3 Bechergläsern befinden sich 3 verschiedene Metallpulver. Links Zink, in der Mitte Eisen und rechts Kupferpulver. Die Säure, die wir jetzt zu Anfang benutzen, ist hochkonzentrierte, rauchende Salzsäure. Mit Zinkpulver startet sofort eine Reaktion. Es entsteht Gas, das irgendwann dazu führt, dass es total eskaliert. Während die Reaktion der Säure mit dem Eisenpulver noch etwas entspannter abläuft, sprudelt das Zinkbecherglas quasi über. Wenn Kupfer hingegen mit Salzsäure in Kontakt kommt, passiert nichts. Spannend! Ist Kupfer jetzt gegen jede Säure resistent? Hier haben wir jetzt etwas Spannendes gesehen. Salzsäure ist eine wirklich starke Säure. Soviel kann ich euch versprechen. Und trotzdem hat sie es nicht geschafft, alle Metalle aufzulösen. Jetzt gibt es halt mehrere Fragen. Warum ist das so? Und was können wir auch tun, damit Kupfer trotzdem aufgelöst wird? Das werden wir alles in diesem Kapitel beantworten. Ich muss jetzt aber irgendwo den Anfang finden in diesem großen Thema. Und ich würde sagen, wir beginnen damit, mal eine Reaktionsgleichung aufzuzeichnen. Nehmen wir doch mal die Reaktionsgleichung von Zink und Salzsäure. Zink plus Wasser und HCl reagieren zu ZnCl2 plus, da haben wir etwas noch gesehen, etwas was brennen oder knallen konnte, Wasserstoff. So, das ist die Reaktionsgleichung. Wir sehen schon, wir müssen jetzt ein bisschen was ausgleichen und sagen wir Cl2. Wir haben auch hier zwei Wasserstoffe und hier links nur einen. Können wir ganz einfach hin, zack, Zn plus 2 HCl wird zu ZnCl2 und H2. Jetzt kommt es. Jetzt könnte Vier werden. Ich probiere das so gut wie möglich zu sortieren. In dieser Reaktion haben wir gesehen, dass das Zink quasi weggeht. Das ist ja das Live-Erleben. Wir haben quasi gar nichts mehr in dem Experiment gesehen. Wir hatten eine Flüssigkeit, einen Feststoff und danach hatten wir halt die etwas verschmutzte Flüssigkeit, aber es sah so aus, als wäre Zink einfach komplett verschwunden. Dem ist ja nicht so. Wir haben etwas gebildet. Zinkchlorid und das ist, wenn wir uns die Elektronegativitäten im Periodensystem angucken, definitiv ein Salz. Und was haben Salze für Eigenschaften? Die sind öfter mal ganz gut löslich. Zum Beispiel im Wasser. Und jetzt, spannender Punkt, gucken wir uns doch mal die Salzsäureflasche an. Da steht etwas drauf. Und zwar steht dort drauf, wir haben 37% und 37% bezieht sich auf HCl. Und dann müssen wir 63% irgendwas anderes haben. Und jetzt sage ich euch, was es ist. Und zwar haben wir 63% H2O, also 63% Wasser mit dort drin. Das heißt, Salzsäure ist gar nicht nur das, sondern Salzsäure ist eine Mischung aus dem hier. Und jetzt kommt es. Eine Mischung aus dem hier reagiert schon im Vorhinein. Und zwar wozu? Zu H3O plus und Zerlins. Was ist hier jetzt genau passiert? Wenn Salzsäure in der Nuss wie hergestellt wird, pumpt man HCl. HCl ist eigentlich ein Gas, das heißt Chlorwasserstoffgas. Pumpt man Chlorwasserstoffgas wie in einem Sodastream quasi in Wasser rein. Und dann entsteht da nicht wie beim Sodastream Kohlensäure, sondern Salzsäure. Und Salzsäure ist das hier. Das hier ist Salzsäure. H3O plus plus Cl minus. Das hier ist eigentlich Salzsäure. Nicht das hier. Das ist Chlorwasserstoffgas. Aber das hier, das ist Salzsäure. Man sagt dazu, dass das Chlorwasserstoffgas dissoziiert ist, sich also in seine Einzelteile aufgeteilt hat. Also dieses Chlorwasserstoffgas hat sich aufgeteilt in H plus und Cl minus. Es ist dissoziiert. Und dieses H plus reagiert mit einem H2O zu H3O plus und das Chloridion bleibt Chloridion. Und das war jetzt ganz genau. Jetzt haben wir es wirklich ganz genau aufgeschrieben. So läuft das Ding ab und was jetzt wirklich mit dem Zink reagiert, ist nicht HCl-Gas, sondern es ist das H3O plus Teilchen. Das H3O plus Teilchen reagiert mit dem Zink. Wie sieht die Reaktion dann konkret aus? Sie sieht folgendermaßen aus. Zn plus 2H3O plus reagiert zu Zn. Es wird ionisiert, also das Zink. Wir gucken nochmal auf Elektronegativitäten. Zink gibt sehr gerne seine Elektronen ab. Es wird also zu Zink 2 plus und hat dann eine Edelgaskonfiguration. Hurra. Wunderbar. Und was passiert mit diesem 2 mal H3O plus? Die Elektronen werden quasi aufgenommen und das reagiert zu 2H2O und zu H2. Guck mal. Das hier ist eigentlich die Reaktion, die passiert. Zink plus 2 mal, jetzt ist es vielleicht mal der richtige Zeitpunkt, das Teil zu benennen. H3O plus hat einen Namen. Das ist das sogenannte Säureteilchen. Das hier ist das Säureteilchen. Wunderbar. Also diese ganzen anderen Säuren lassen auch H3O plus entstehen. Dazu kommen wir aber gleich. Und das nennt man Oxonium-Ion. So nennt man das wahrscheinlich auch viele Schüler kennen. Das hier ist das sogenannte Oxonium-Ion. Und dieses Oxonium-Ion, also zwei Stück davon, reagieren mit dem Zink zu 2 mal Wasser und Wasserstoff und Zn 2 plus. Beziehungsweise, wir haben ja immer noch dieses Chlorid-Ion eigentlich in unserer Säurelösung. Das heißt, dieses Zn 2 plus wird quasi mit diesen zwei Chlorid-Ionen, die sich auch noch in der Säure befunden haben, zu Zinkchlorid. Allerdings, jetzt kommt ja der Witz. Jetzt kommt es. Jetzt fügt sich das ganze Bild. Zinkchlorid ist ja löslich in Wasser. Und Wasser haben wir zu Genüge in unserer Salzsäure. Wir haben ja nach wie vor auch irgendwie was Wässriges in unserer Salzsäure. Und genau in diesem Wasser, beziehungsweise auch in dem Wasser, was entsteht, löst sich das Zinkchlorid auf. Und für uns sieht es so aus, es wäre das Zink weg. Nein. In Wirklichkeit haben wir Zink reagiert mit zwei Oxonium-Ionen zu Zn 2 plus und 2 Cl minus und Wasser und Wasserstoff. Und da wir in dieser ganzen Salzsäure ja Wasser drin haben und Zinkchlorid in Wasser löslich ist, löst sich das Zinkchlorid einfach in diesem Wasser auf. Und für uns sieht es so aus, es wäre das Zink einfach komplett von dieser Erde verschont. Das ist der Trick dabei. So funktionieren Säuren. Säuren sind also, wie man hier sieht, quasi eine Redoxreaktion. Irgendwas wird von der Säure oxidiert. Das Zink wird von der Säure ja oxidiert. Von Zn mit Oxidationszahl, das ist ein Element, also Oxidationszahl 0, zu Zn 2 plus. Hier können wir die Oxidationszahl ja schon ablesen. Also ist es hier plus 2, dem wurden 2 Elektronen entrissen. Das Zink wurde oxidiert und in dieser oxidierten Form ist es halt löslich in Wasser. Wunderbar. So passiert das ganze Ding. Und das kann man anwenden auch auf die ganzen anderen Sachen, auf die anderen Metalle. Das passiert auch mit dem Eisen. Eisen wird auch oxidiert und das entstehende Eisensalz ist löslich in dem Wasser der Säure. Wunderbar. So. Jetzt gibt es ein Problem. Und zwar, wir werden auf dieses Problem, auf dieses große Problem, werden wir im nächsten Kapitel, wo es um die elektrochemische Spannungsreihe geht, wo wir auch über das Galvanisieren oder über das Verzinken usw. sprechen oder über Batterien. Dort werden wir das ganze Ding noch mehr beleuchten. Diese Kapitel gehen quasi Hand in Hand. Aber jetzt kommt was ganz interessantes. Es gibt Säuren, die machen folgendes. Um Kupfer zu lösen, hier Kupfer Cu, brauchen wir eine andere Säure. Ich mach es mal so erstmal. Plus HCl wird zu CuCl2. Nicht. Warum nicht? Das ist die Frage. Dieses Warum nicht werden wir im nächsten Kapitel beantworten. Ich zeig euch jetzt mal, wie wir es schaffen Kupfer aufzulösen. Um Kupfer aufzulösen, braucht man eine nochmal unbekannte Anzahl an Salpetersäure. Und da lernen wir jetzt mal kurz einen Unterschied kennen. Dafür soll das Kapitel eigentlich sein. Das hier, Salpetersäure, ist eine sogenannte oxidierende Säure. Und HCl, Salzsäure, ist keine oxidierende Säure. Hört sich jetzt komisch an, weil wir haben vorhin gelernt, dass Zink oxidiert wurde. Das stimmt auch. Allerdings hat HNO3 eine deutlich größere oxidierende Wirkung. Und man spricht von Säuren, von oxidierenden Säuren, wenn gar nicht das H, dieses Säureteilchen hier, für die Säurewirkung verantwortlich ist. Sondern etwas anderes in der Säure. Na, dann wird es doch ganz spannend. Da haben wir dieses Wort mal reingeworfen. Wir werden nachher, wie gesagt, bei der Redox-Reihe, beim Galvanisieren usw. Elektrochemie, werden wir kennenlernen, warum das so ist und was es genau bedeutet. Ich möchte jetzt aber, dass wir zumindest mal ein zweites Wort eingeführt haben. Das ist eine nicht oxidierende Säure und das ist eine oxidierende Säure. Und jetzt gibt es noch einen weiteren schönen Feind und zwar eine weitere spezielle Säure ist HF. HF ist Flusssäure und das ist eine der einzigen Säuren, die Glas auflösen kann. Also Glas hält sowohl nicht oxidierenden Säuren stand, hält auch oxidierenden Säuren stand. Dann haben wir hier so ein lapidares HF und HF kann plötzlich Glas auflösen. Aber warum? Warum kann es Glas auflösen? Ja, das ist eine sehr gute Frage. Da steckt ein ganzer Mechanismus hinter. Man braucht nicht, wenn HF jetzt auf Wasser trifft, dann steht da ganz genauso H3O+, und in dem Fall dann Fluorid-Ionen. Man braucht nicht H3O+, um Glas aufzulösen. Das schafft es ja offensichtlich nicht. Nein, man braucht das gesamte Ding. Man braucht HF als Teilchen, als solches. Total weird. Ich bin mir sehr sicher, dass einige Leute jetzt gerade irgendwie verwirrt sind und sich fragen, okay, jetzt ein sehr unsortiertes Video, wie dieser zu einem anderen. Das liegt daran, weil die Quintessenz des Videos, es gibt zwei Quintessenzen. Erstens, ihr habt gesehen, es entsteht H3O+. Das Oxonium-Ion, das ist die Säure. Das ist die eigentliche Säure, nicht hier HF, nicht HNO3, nicht HCl. Das sind nicht die Säuren. Das hier ist immer die Säure. Die entsteht, wenn diese jeweiligen Säuren auf Wasser treffen. Das ist die erste Quintessenz. Und die zweite ist, dass ich ein paar Begrifflichkeiten einführe, sowas wie nicht-oxidierende und oxidierende Säure, und zeige, dass Säuren hochgradig individuell sind. Man kann das gar nicht über einen Kamm scheren, wenn man jetzt darüber spricht, warum löst eine Säure etwas auf. Das kann man nicht über einen Kamm scheren. Es ist immer sehr individuell zu betrachten und genau deshalb gibt es auch nicht die eine Säure, die alles auflösen kann. Ich habe in dieser Originallektion aus dem Videokurs ja ganz viel schon gesagt, was in den nächsten Kapiteln vorkommt oder was wir auch in den vorherigen Kapiteln schon gelernt haben, was teilweise auch Voraussetzung ist, um hier alles vollständig zu verstehen. Das große Chemie 1x1 bietet ja, wie schon gesagt, 8 Stunden Videomaterial, querbeet durch die Chemie durch, alles in dem Stil, wie ihr es gerade im Video gesehen habt. Wie gesagt, das war ein Originalvideo, direkt aus dem Kurs. Alle Auszubildenden und Schüler, wie z.B. CTA, Laboranten, Chemikanten oder auch Anfängerstudenten, die irgendwie mal eine Chemieklausur bestehen müssen, mit diesen 8 Stunden werdet ihr definitiv, definitiv nie wieder eine Chemieklausur nicht bestehen. Das kommt nicht mehr in Frage, dafür stehe ich ja in diesem Fall ja wirklich mit meinem Namen. Zusätzlich ist zu erwähnen, dass alle Leute, die generell auch nur ein funken Interesse an Chemie haben oder teilweise sogar durch meine Videos wieder Lust auf Chemie bekommen haben, allerdings der Unterricht schon zu lange her ist oder eher zu trocken war, definitiv vollkommen auf ihre Kosten im großen Chemie 1x1 kommen werden. Apropos auf seine Kosten kommen, das große Chemie 1x1 kostet mit seinen 8 Stunden Videomaterial genauso viel wie 8 Stunden Nachhilfe, nur mit dem Unterschied, dass man sich die Videos jederzeit wieder angucken kann und es ist ja derzeit einen sehr großen Launchrabatt von etwas über 30% gibt. Das wird es nach diesen 14 Tagen definitiv nicht mehr geben, bedeutet, seid schnell, klickt selbst an, unten in der Videobeschreibung ist der Link zum großen Chemie 1x1 und damit verabschiede ich mich, bis zum nächsten Video.