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1. Reaktion von Salzsäure mit Natriumhydrogencarbonat (in Form von "Bullrichsalz")mit Nachweis der Freisetzung von Kohlendioxid
Bullrichsalz ist der Produktname eines volkstümlichen traditionellen Magenmittels, das durch das enthaltene Natriumhydrogencarbonat als Antazidum wirkt.
Im Versuch verwendete Materialien - Salzsäure, Bullrichsalz und Kalkwasser.
Versuchsbeschreibung - In ein Reagenzglas mit 20 ml Salzsäure (1 mol/L; pH= 0.7) wird 5 Gramm Bullrichsalz gegeben und das Reagenzglas mit einem Deckel abgedeckt, durch den ein Schlauch führt. Durch den Deckel wird verhindert, dass das freiwerdende Gas verloren geht, und mit Hilfe des Schlauches wird das Gas aufgefangen und in eine Gaswaschflasche geleitet, in der sich Kalkwasser ( Ca(OH) 2 ) befindet.
Die Reaktion läuft sofort heftig sprudelnd ab und endet nach wenigen Sekunden. Nach Ende der Reaktion wurden folgende Beobachtungen gemacht: Der nun gemessene pH-Wert ist erhöht und beträgt 7.5. In der Gaswaschflasche zeigt sich eine weiße Trübung des Kalkwassers, und im Reagenzglas sind kleine, salzartige Partikel zu erkennen.
Erläuterung des Versuchsgeschehens - Durch Zufuhr des im Bullrichsalz enthaltenen Natriumhydrogencarbonats wird die Salzsäure neutralisiert, und zwar nach der Formel
NaHCO3 + HCl NaCl+ H20+ CO2
Das dabei freigewordene CO2 reagiert mit Kalkwasser und erzeugt den weißen Niederschlag, der von Calicumcarbonat stammt. Die zugehörige Formel lautet:
CO2+ Ca2++ 2OH- CaCO3+ H20
2. Untersuchung des Bullrichsalzes auf seine Pufferwirkung
Unter Pufferung versteht man die Tatsache, dass eine Lösung ihren pH-Wert bei Zusatz einer starken Säure oder Base nur weniger verändert als aufgrund der Stärke der Säure/der Base zu erwarten wäre.
Hier war zu untersuchen, ob das im Bullrichsalz enthaltene Natriumhydrogencarbonat eine solche puffernde Wirkung hat und wenn ja, in welchem Umfang.
Im Versuch verwendete Materialien - Salzsäure, Bullrichsalz
Versuchsbeschreibung - wie im ersten Versuch beschrieben wurde Bullrichsalz in die Säure mit pH-Wert 0,7 gegeben, und zwar solange, bis die Säure neutralisiert und dann sogar die basische Ionen-Konzentration höher war. Dies wurde jeweils durch Messungen des pH-Werts kontrolliert. Dieser Versuchsteil wurde beendet, nachdem der pH-Wert auf 7,3 angestiegen war.
Dieser nunmehr basischen Lösung wurde nun durch Titration Salzsäure, und zwar erneut mit pH-Wert 0,7, hinzugefügt. Während des Versuchs wurde der pH-Wert der Lösung häufig überprüft. Der Versuch wurde bei einem pH-Wert der Lösung von 1,9 beendet (siehe Tabelle 1 im Anhang), da ein klares Ergebnis erkennbar war.
Erläuterung des Versuchsgeschehens - Tabelle 1 zeigt die pH-Werte der Ausgangslösung (Spalte 1) in Abhängigkeit von der zugegebenen Säuremenge (Spalte 2). In Spalte 3 ist die erforderliche Säuremenge abzulesen, die jeweils erforderlich ist, um den pH-Wert um den konstanten Betrag von 0,1 abzusenken. Während hierzu vom Ausgangswert von 7,3 auf 7,0 zunächst nur rund 0,9 ml Säure erforderlich waren, steigt diese Kennzahl im Bereich von pH = 6,4 auf 6 ml an. Das heißt, dass in diesem Bereich das Bullrichsalz seine stärkste Pufferwirkung zeigt. Danach allerdings, und zwar schon im Bereich von pH = 6,0, fällt dieser Wert mit 3,0 rasch auf die Hälfte und erreicht bei etwa pH = 4,0 den im weiteren Versuchsablauf nicht mehr unterschrittenen Wert von 0,1. In diesem Bereich hat die Lösung ihre Pufferwirkung gänzlich verloren. Da dieser Wert konstant blieb, wurde der Versuch bei pH = 1,9 beendet.
3. Untersuchung des Medikaments Maaloxan auf vorhandene Pufferwirkung
Aus der Gebrauchsinformation des Produkts geht hervor, dass die Wirkstoffe des Medikaments Aluminiumoxid und Magnesiumhydroxid im Verhältnis 1:2 vorhanden sind. Wesentliche sonstige Bestandteile sind Saccharose und Saccharin-Natrium.
Im Versuch verwendete Materialien - 20 ml Salzsäure (1 mol/Liter; pH-Wert 0,4) , Maaloxan in Tablettenform mit einem Gewicht von 9,7 g.
Versuchsbeschreibung - Die Tabletten wurden in einem Mörser zu Pulver verrieben und dann der Säure, die in einem Reagenzglas war, zugegeben. Die Medikamente lösten sich nicht von selbst in der Säure auf, sondern mussten längere Zeit geschüttelt werden. Der erste pH-Wert wurde mit 6,8 festgestellt. Danach steigerte sich der pH-Wert innerhalb von ca. 20 Minuten auf 7,6 und sank dann innerhalb von 5 Minuten wieder auf 7,42. Nun wurde mit der Titration begonnen und während der Säurezugabe immer wieder der pH-Wert ermittelt. Dabei konnte festgestellt werden, dass bei kurzzeitiger Unterbrechung der Säurezufuhr der pH-Wert wieder anstieg, und zwar nach etwa 5 Minuten auf den ursprünglichen Wert von oder sogar etwas darüber und auf dieser Höhe stehen blieb. Darauf hin wurde in einem zweiten Durchgang erneut Säure zugegeben, woraufhin der pH-Wert auf 7,24 absank, dann nach Beendigung der Säurezufuhr und drei Minuten Pause wieder 7,42 erreichte....
Dieser Zyklus von Säurezugabe, Senkung des pH-Werts, Abwarten und Anstieg des pH-Werts wurde mehrmals wiederholt, wobei sich der obere pH-Wert Schritt für Schritt und kontinuierlich absenkte. Auf jeder Ebene führte die Pause der Säurezugabe jedoch Schritt für Schritt auch stets zu einer Erhöhung des pH-Wertes. Einzelheiten zu den Ergebnissen der zahlreichen Versuche, die bis zu einem unteren pH-Wert von 2,98 durchgeführt wurden und eine Gesamtzeit von ca. 3 Stunden in Anspruch nahmen, sind der Tabelle 2 - Ermittlung der Pufferkapazität des Antazidum Maaloxanzu entnehmen.
Erläuterung des Versuchsgeschehens - Maaloxan ist - im Gegensatz zu Bullrichsalz und anderen traditionellen Antazida - ein erheblich langsamerer Aufnehmer der Säure, die Wirkung könnte man mit der sogenannten "Retard"-Wirkung verschiedener anderer Präparate vergleichen. Es dauerte immerhin 20 Minuten, bis durch Maaloxan der pH-Wert von 0,4 auf 7,42 angestiegen war.
Was die Pufferwirkung betrifft, ist diese erheblich dauerhafter, man könnte sagen, dass das Medikament selbst bei länger andauernder Zugabe von Säure den pH-Wert verhältnismäßig hoch halten kann. Hinzu kommt, dass es dem Medikament relativ bald gelingt, - im Versuch wurden Pausen der Säurezuführung von 3 bis 5 Minuten gewählt -den pH-Wert sogar wieder zu steigern. Diese Steigerungen bleiben über die gesamte Versuchszeit hinweg deutlich messbar, jedoch gehen nach Zuführung größerer Säuremengen diese Steigerungen des pH-Werts bereits nach Zugabe immer geringerer Säuremengen wieder verloren. Schlussfolgerung: Maaloxan ist imstande, erhebliche Säuremengen zu neutralisieren, dies auch über längere Zeit und darüber hinaus den pH-Wert auch immer wieder zu steigern. Erst bei extremer Übersäuerung lässt diese Fähigkeit langsam nach.
PH-Wert der Bullrichsalz-Lösung Menge (ml) der hinzugegebenen HCl (pH = 0.6) zusätzliche Säuremenge, um den pH-Wert um 0,1
zu reduzieren
7.3 0.0
7.3 0.1
7.3 0.2
7.3 0.4
7.2 0.8 0,8
7.2 1.1
7.2 1.2
7.1 1.4 0,6
7.1 1.9
7.1 2.2
7.0 2.6 1,2
7.0 3.1
7.0 3.4
7.0 4.4
6.9 5.4 2,8
6.9 7.4
6.8 9.4 4,0
6.7 12.4 3,0
6.7 14.4
6.6 17.4 5,0
6.5 21.4 4,0
6.5 23.4
6.4 27.4 6,0
6.3 30.4 3,0
6.1 33.4 1,5
6.0 36.4 3,0
5.3 40.4 0,6
4.3 42,0 |
