Inhalt
Wenn Sie Essig (der Ethansäure enthält) und Natriumbicarbonat (eine Base) gemischt haben, dann haben Sie bereits eine Säure-Base-Neutralisationsreaktion gesehen. Wie beim Backen von Soda und Essig neutralisieren sich die beiden, wenn Schwefelsäure mit einer Base gemischt wird. Diese Art von Reaktion wird chemisch als Neutralisation bezeichnet.
Eigenschaften
Chemiker definieren Säuren und Basen auf drei verschiedene Arten, aber die nützlichste und bekannteste Definition beschreibt eine Säure als eine Substanz, die Wasserstoffionen freisetzt, während die Base sie aufnimmt. Starke Säuren sind besser für das Abgeben von Ionen, und Schwefelsäure ist definitiv eine starke Säure. Wenn es ins Wasser gegeben wird, wird es fast vollständig deprotoniert - in der Praxis spendeten alle Säuremoleküle ihre beiden Wasserstoffionen. Die gespendeten Ionen werden von Wassermolekülen eingefangen, die bei Ladung zu Hydroniummolekülen werden. Die Formel für ein Hydroniumion ist H30 +.
Reaktion
Wenn die Base oder die alkalische Lösung der Schwefelsäure zugesetzt wird, reagieren beide und neutralisieren. Die Base entfernt Wasserstoffatome aus den geladenen Wassermolekülen, wodurch eine hohe Konzentration an Hydroxidionen freigesetzt wird. Diese reagieren neben dem Hydronium und bilden mehr Moleküle aus Wasser und Salz (das Produkt einer Säure-Base-Reaktion). Weil Schwefelsäure stark ist, kann eines von zwei Dingen passieren. Wenn die Base auch stark ist, wie Kaliumhydroxid, ist das resultierende Salz (beispielsweise Kaliumsulfat) neutral.Mit anderen Worten, weder sauer noch basisch. Wenn dagegen die Base schwach ist, wie Ammoniak, ist das resultierende Salz sauer, was als schwache Säure wirkt (z. B. Ammoniumsulfat). Es ist wichtig anzumerken, dass ein Molekül Schwefelsäure zwei Moleküle einer Base wie Natriumhydroxid neutralisieren kann, da das Salz zwei Wasserstoffionen aufweist, die abgegeben werden können.
Schwefelsäure und Natriumbicarbonat
Da Natriumbicarbonat häufig verwendet wird, um das Auslaufen von Säure aus Batterien und in Laboren zu neutralisieren, ist die Reaktion von Schwefelsäure mit Bicarbonat ein allgemeines Beispiel, das einen kleinen Rückschlag bringt. Wenn das Bicarbonat mit der Schwefelsäurelösung in Kontakt kommt, akzeptiert es die Wasserstoffionen, um sich in Kohlensäure umzuwandeln, die sich unter Freisetzung von Wasser und Kohlendioxid zersetzen kann. Wenn Schwefelsäure und Bicarbonat reagieren, baut sich die Konzentration der Kohlensäure jedoch schnell auf, was die Bildung von Kohlendioxid begünstigt. Es bildet sich eine siedende Blasenmasse, da Kohlendioxid der Lösung entweicht. Diese Reaktion ist ein einfaches Beispiel für das Prinzip von Le Chatellier: Wenn sich bei Konzentrationsänderungen ein dynamisches Gleichgewicht ändert, reagiert das System auf die Wiederherstellung dieses Gleichgewichts.
Andere Beispiele
Die Reaktion zwischen Schwefelsäure und Kalziumkarbonat ist der Reaktion mit Bicarbonat etwas ähnlich - das Kohlendioxid tritt als Blasen aus und das erzeugte Salz ist Kalziumsulfat. Bei der Reaktion von Schwefelsäure mit einer starken Base wie Natriumhydroxid entsteht Natriumsulfat, während mit Kupferoxid umgesetzte Schwefelsäure die blaue Verbindung bildet, die als Kupfer (II) sulfat bezeichnet wird. Schwefelsäure ist so stark, dass sogar ein Wasserstoffion in Salpetersäure unter Bildung des Nitroniumions angeordnet werden kann. Diese Reaktion wird bei der Herstellung eines der berühmtesten Sprengstoffe der Welt verwendet: Trinitrotoluol oder TNT.