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Säuren

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Konzentration und
Stärke einer Säure

Säuren reagieren mit unedlen Metallen

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Wenn Säuren mit unedlen Metallen reagieren, entsteht ein Salz und Wasserstoff

[1] Animation

saeure metall

Gibt man ein unedlen Metall wie Zink in verdünnte Salzsäure, so beobachtet man unter Wärmeentwicklung eine Gasentwicklung. Dies beobachtete schon Henry Cavendish im Jahre 1766. Er hielt jedoch das enstehende Gas für das damals in der Naturwissenschaft als existent geltende Phlogiston.

Tatsächlich ist jedoch das entstehende Gas Wasserstoff, welches man mit der Knallgasprobe nachweisen kann.

Dampft man die Flüssigkeit ein, so bleibt ein weißes Salz übrig.

unedles Metall + Säure Wasserstoff + Salz / exotherm

Dies ist die zweite Möglichkeit ein Salz herzustellen.
Die erste Möglichkeit hast du schon kennen gelernt:

unedles Metall + Halogen Salz (Halogenid) / exotherm

Für die oben beschriebene Reaktion von Zink mit Salzsäure kann man folgende Reaktionsschemata aufstellen (Zink ist zweiwertig, Chlor ist einwertig):

Zn + 2 HCl(l) → H2 + ZnCl2 /exotherm

Was bedeutet das (l)?

Zinkchlorid ist hygroskopisch und ätzend und wird zum Beispiel
zum Imprägnieren von Holz oder zur Konservierung tierischer Stoffe verwendet.

Da Säuren, Laugen, Salze und Oxide Ionenverbindungen sind, lautet das Reaktionsschema in Ionenformelschreibweise:

Zn + 2 H+(aq) + 2 Cl-(aq) → H2 + Zn2+(aq) + 2 Cl-(aq) / exotherm

Was bedeutet (aq)?


[1] http://www.medchem.axel-schunk.de/amalgam/elektrochemie.html (Sept. 2011)

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Anleitung bzw. Beispiele zum Aufstellen von Reaktionsschemata in Ionenformelschreibweise:

 

Beispiel:

Es soll Magnesiumchlorid hergestellt werden

Wortreaktionsschema:

Magnesium + Salzsäure → Magnesiumchlorid + Wasserstoff / exotherm

Magnesium steht in der 2. Hauptgruppe. Magnesiumatome geben daher gerne 2 Elektronen ab. Magnesium-Ionen sind also 2-fach positiv geladen. Chlorid ist der Säurerest der Salzsäure. Die Summenformel von Salzsäure ist HCl. In diesem "Molekül" ist nur 1 Wasserstoff-Atom enthalten. Deshalb ist der Säurerest 1-fach negativ geladen.

Mg2+Cl-

Um das 2-fach positiv geladene Magnesium-Ion auszugleichen sind 2 Chlorid-Ionen nötig. Die Summenformel in Ionenformel-Schreibweise für das feste Salz ist also:

Mg2+Cl-2

In Wasser sind die Ionen alle frei beweglich und mit einer HydrathülleLex umgeben:

Mg2+(aq) + 2 Cl-(aq)

Es sind 2 einzelne Chlorid-Ionen. Deshalb steht die 2 vor dem Symbol.

Bekannt ist weiterhin, dass bei der Reaktion einer Säure mit einem unedlen Metall Wasserstoff entsteht (s.o.). Das Entstehen eines Gases bei einer Reaktion wird auch oft mit einem Pfeil nach oben gekennzeichnet:

 

Reaktionsschema in Ionenformelschreibweise:

Mg + 2 H+(aq) + 2 Cl-(aq)  →  Mg2+(aq) + 2 Cl-(aq) + H2↑ /exotherm

              (2 HCl(l))                 Magnesiumchlorid, MgCl2,
                                                         ist wasserlöslich

Wann schreibt man die Verhältnisformel, wann die Ionenformel?

Magnesiumchlorid ist ein Geschmacksverstärker und kann als  Kochsalzersatz dienen. Es ist auch im Trinkwasser und Meerwasser enthalten.

 

Weitere Beispiele:

Synthese von Zinksulfat

Wortreaktionsschema:

Zink+ Schwefelsäure → Zinksulfat + Wasserstoff / exotherm

 

Reaktionsschema in Ionenformelschreibweise:

Zn + 2 H+(aq) + SO42-(aq) → Zn2+(aq) + SO42-(aq) + H2↑ /exotherm

               H2SO4                         Zinksulfat, ZnSO4,
                                                           ist wasserlöslich 

 

Synthese von Natriumphosphat

Wortreaktionsschema:

Natrium + Phosphorsäure → Natriumphosphat + Wasserstoff / exotherm

 

Reaktionsschema in Summenformelschreibweise (Symbolformelschreibweise):

6 Na + 2 H3PO4 → 2 Na3PO4 + 3 H2↑ /exotherm

Natrium-Ionen sind einfach positiv geladen, der Phosphat-Rest der Phosphorsäure ist 3-fach negativ geladen. Da in einer Formeleinheit Phosphorsäure eine ungerade Anzahl an Wasserstoffteilchen enthalten sind, auf der Produktseite aber molekularer Wasserstoff entsteht, müssen zwei mol Phosphorsäure auf der Eduktseite eingesetzt werden.

Reaktionsschema in Ionenformelschreibweise:

6 Na + 6 H+(aq) + 2 PO43-(aq) → 6 Na+(aq) + 2 PO43-(aq) + 3 H2↑ /exotherm

Phosphate werden als Zusatz in Waschmitteln verwendet. Ihr Einsatz ist heute in einigen Ländern (unter anderem Schweiz) verboten. Phosphate werden auch als Kunstdünger eingesetzt.

 

Synthese von Natriumchlorid (mit Hilfe einer Säure)

Wortreaktionsschema:

Natrium + Salzsäure → Natriumchlorid + Wasserstoff / exotherm

 

Reaktionsschema in Summenformelschreibweise (Symbolformelschreibweise):

2 Na + 2 HCl(l) → 2 NaCl + H2↑ /exotherm

 

Reaktionsschema in Ionenformelschreibweise:

2 Na + 2 H+(aq) + 2 Cl-(aq) → 2 Na+(aq) + 2 Cl-(aq) + H2↑ /exotherm

 

Die eigentliche Reaktion findet zwischen dem unedlen Metall und den Wasserstoff-Ionen (Protonen) statt, die aus einer beliebigen Säure stammen können. Hierbei nehmen die Wasserstoff-Ionen jeweils ein Elektron auf. Dabei entstehen Wasserstoff-Atome. Jeweils zwei Wasserstoff-Atome bilden ein Wasserstoff-Molekül:

 Natrium-Salzs

 

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