Neutralisation

Neutralisation Übung

• Formuliere die Dissoziationsgleichungen für einige Säuren und Basen.

  Tipps

  Säuren dissoziieren in Wasserstoff-Ionen und in Säurerest-Ionen.

  Basen dissoziierem in Metall-Ionen und in Hydroxid-Ionen.

  Lösung

  1. Salpetersäure

  $HNO_3$ $\longrightarrow$ $H^{\oplus}$ + ${NO_3}^{\ominus}$

  Ein Molekül Salpetersäure dissoziiert in ein Wasserstoff-Ion und in ein Nitrat-Ion.

  2. Schwefelsäure

  $H_2SO_4$ $\longrightarrow$ 2 $H^{\oplus}$ + ${SO_4}^{2\ominus}$

  Ein Molekül Schwefelsäure dissoziiert in ein zwei Wasserstoff-Ionen und in ein Sulfat-Ion.

  3. Kaliumhydroxid

  $KOH$ $\longrightarrow$ $K^{\oplus}$ + $OH^{\ominus}$

  Ein Molekül Kaliumhydroxid dissoziiert in ein Kalium-Ion und in ein Hydroxid-Ion.

  Calciumhydroxid

  $Ca(OH)_2$ $\longrightarrow$ $Ca^{2\oplus}$ + 2 $OH^{\ominus}$

  Ein Molekül Calciumhydroxid dissoziiert in ein Calcium-Ion und in zwei Hydroxid-Ionen.

• Stelle die Reaktionsgleichungen für einige Neutralisationen auf.

  Tipps

  Die Base enthält das Metall-Ion des Salzes.

  Die Säure enthält das Säurerest-Ion des Salzes.

  Lösung

  1. Es entsteht Calciumchlorid

  $Ca(OH)_2$ + $2 HCl$ $\longrightarrow$ $CaCl_2$ + $2 H_2O$

  Calciumhydroxid reagiert mit Salzsäure zu Calciumchlorid und Wasser.

  2. Magnesiumhydroxid reagiert mit Schwefelsäure

  $Mg(OH)_2$ + $H_2SO_4$ $\longrightarrow$ $MgSO_4 + 2 H_2O$

  Magnesiumhydroxid reagiert mit Schwefelsäure zu Magnesiumsulfat und Wasser.

  3. Es entsteht Natriumcarbonat

  $2 NaOH$ + $H_2CO_3$ $\longrightarrow$ $Na_2CO_3$ + $2 H_2O$

  Natriumhydroxid reagiert mit Kohlensäure zu Natriumcarbonat und Wasser.

• Ermittle die richtige Verbindungsklasse für folgende Verbindungen.

  Tipps

  Säuren dissoziieren in Wasserstoff-Ionen und Säurerest-Ionen.

  Basen dissoziieren meist in Metall-Ionen und immer in Hydroxid-Ionen.

  Salze dissoziieren meist in Metall-Ionen und immer in Säurerest-Ionen.

  Lösung

  Säuren

  Man erkennt sie daran, dass ihre Moleküle ein Wasserstoff-Atom oder mehrere Wasserstoff-Atome enthalten.

  • $H_2SO_3$ Schweflige Säure ist eine schwache, wenig stabile Säure. Man findet sie im Wein gegen Mikroorganismen.

  • $H_3PO_4$ Phoshorsäure ist eine mittelstarke Säure. Sie ist einer der Bestandteile von Cola.

  • $CH3COOH$ Essigsäure ist eine schwache, ätzende Säure. Sie dient als Würzmittel und für die Herstellung von Duftstoffen.

  • $HF$ Fluorwasserstoffsäure (Flusssäure) ist eine mittelstarke, sehr gefährliche Säure. Sie ist die einzige Säure, die Glas chemisch angreift.

  • $HCN$ Blausäure ist eine sehr schwache, sehr giftige Säure.

  Basen

  • $LiOH$ Lithiumhydroxid ist eine Base, die die gleiche prinzipielle Zusammensetzung wie Natriumhydroxid aufweist.

  • $Ba(OH)_2$ Bariumhydroxid ist eine Base. Barium bildet, wie Calcium und alle anderen Elemente der zweiten Hauptgruppe des PSE, Basen.

  • $RbOH$ Rubidiumhydroxid ist wie Natriumhydroxid eine sehr starke Base. Natrium und Rubidium bilden, wie alle Elemente der ersten Hauptgruppe des PSE, starke Basen.

  • $Sr(OH)_2$ Strontiumhydroxid bildet wie Calciumhydroxid eine kräftige Base. Strontium und Calcium sind beide Elemente der zweiten Hauptgruppe des PSE.

  • $NH_4OH$ Ammoniumhydroxid (Salmiakgeist) ist als Base nicht sofort zu erkennen. Sie enthält kein Metall. Dessen Stelle nimmt hier die Ammonium-Gruppe $NH_4$ ein.

  Salze

  • $CuSO_4$ Kupfersulfat ohne Wasser ist weiß. Wird es feucht, erhält es die schöne blaue Farbe.

  • $Na_2SO_4$ Natriumsulfat mit Kristallwasser nennt man Glaubersalz.

  • $AlCl_3$ Aluminiumchlorid wird durch Wasser zersetzt und gibt eine saure Reaktion.

  • $CH_3COONa$ Natriumethanat (Natriumacetat) ist ein Salz der Essigsäure.

  • $NH_4Cl$ Ammoniumchlorid ist ein Salz, das aus Ammoniumhydroxid und Salzsäure hergestellt werden kann. Man sagt auch Salmiak und findet es in den gleichnamigen Pastillen.

• Finde praktische Anwendungen von Säuren und Basen.

  Tipps

  Basen und Säuren sind in verdünnter Form nicht keimtötend.

  Stärke wird durch Säuren abgebaut. Sie ist gegenüber Basen relativ stabil.

  Die menschliche Haut liebt ein schwach saures Medium.

  Lösung

  Es ist falsch, dass Salzsäure für die Desinfektion von Schwimmbecken verwendet wird. Die Säure wirkt in sehr geringen Konzentrationen nicht gegen Keime. Bereits mittlere Konzentrationen können nicht eingesetzt werden, da die Wasserstoff-Ionen die Haut und die Schleimhaut ätzen.

  Es ist richtig, dass Magnesiumhydroxid bei Übersäuerung des Magens eingenommen wird. Die schwache Base neutralisiert die Salzsäure des Magens:

  $Mg(OH)_2$ + $2\:HCl$ $\longrightarrow$ $MgCl_2$ + $2\:H_2O$

  Es ist falsch, dass Kernseife das beste Mittel für die Hautpflege ist. Als Salz einer schwachen Säure (zum Beispiel Stearinsäure) kommt es in wässriger Lösung zur Umkehrreaktion der Neutralisation. Das ist die Hydrolyse:

  $R-COO^{\ominus}$ + $H_2O$ $\longrightarrow$ $R-COOH$ + $OH^{\ominus}$

  Damit erhält man einen pH-Wert von etwa 9 bis 10. Der „hautneutrale“ pH-Wert liegt bei etwa 5,5. Kernseife reinigt gut, sie ist keimtötend, reizt aber die Haut. Die Wirkung ist aber unbedenklich, wenn gut mit Wasser gespült wird.

  Es ist richtig, dass die Schalen von Dosenmandarinen vor der Konservierung mithilfe von verdünnter Salzsäure abgelöst werden. Allerdings ist der Säuregehalt sehr gering. Außerdem wird das Ablösen der Schalen mechanisch unterstützt.

  Es ist richtig, dass saure Böden durch Zugabe von Kalk neutralisiert werden können.

  Die Neutralisation von Säuren durch Löschkalk geschieht durch die folgende Reaktion:

  $Ca(OH)_2$ + $2\:H^{\oplus}$ $\longrightarrow$ $Ca^{2\oplus}$ + $2\:H_2O$

  Es ist falsch, dass Natriumhydroxid ein gutes Mittel für die Reinigung von Toiletten ist. Die Ablösung von Harnstein geht am besten durch eine Säure. Denn ein erheblicher Teil des Stoffes besteht aus Calciumcarbonat:

  $2\:H^{\oplus}$ + $CaCO_3$ $\longrightarrow$ $Ca^{2\oplus}$ + $H_2O$ + $CO_2\uparrow$

  Es ist falsch, dass der Juckreiz nach einem Mückenstich gut mit Salmiakgeist (das ist eine schwache Base) behandelt werden kann.

  Besser ist es, gut zu kühlen und nicht zu kratzen. Auch Hydrocortison oder ein Antihistaminikum können Abhilfe schaffen.

  Es ist richtig, dass in Großküchen Kartoffeln durch verdünnte Natronlauge „geschält“ werden . Die Natronlauge ätzt die Schale ab. Die darunter liegende Stärke wird davon nicht angegriffen.

• Beschreibe eine Neutralisation an einem einfachen Beispiel.

  Tipps

  Die Reaktanten reagieren in wässriger Lösung sauer und basisch.

  Die Produkte reagieren in wässriger Lösung neutral.

  Lösung

  Natürlich dürfen die Edukte und Produkte jeweils vertauscht werden.

  1. Wortgleichung

  Natriumhydroxid + Salzsäure $\longrightarrow$ Natriumchlorid + Wasser

  Das basische (alkalische) Natriumhydroxid reagiert mit der sauren Salzsäure zu den neutralen Stoffen Natriumchlorid und Wasser.

  2. Formelgleichung

  $NaOH$ + $HCl$ $\longrightarrow$ $NaCl$ + $H_2O$

  Das ist wohl das einfachste Beispiel für eine Neutralisation. Da die Base Natriumhydroxid nur ein Hydroxid-Ion liefert und die Säure Salzsäure nur ein Wasserstoff-Ion bei der Reaktion zur Verfügung stellt, kann man einfach die Formeln aufschreiben, ohne einen Ausgleich der Koeffizienten vorzunehmen.

• Erkläre die Hydrolyse von Aluminiumsulfid.

  Tipps

  Die Neutralisation läuft zwischen starken Säuren und starken Basen ab.

  Schwache Säuren und schwache Basen reagieren praktisch nicht miteinander.

  Lösung

  Aluminiumsulfid stellt hinsichtlich seiner Fähigkeit zur Hydrolyse unter den Salzen keine Ausnahme dar. Das Salz Ammoniumcarbonat $(NH_4)_2CO_3$ hydrolysiert in wässriger Lösung praktisch vollständig.

  Aluminiumsulfid ist keine anorganische Verbindung. Diese Aussage ist falsch. Die Verbindung enthält keinen Kohlenstoff und ist damit nicht organisch. Die Aussage stellt eine Anspielung auf mögliche mangelnde Löslichkeit in Wasser dar. Dafür fehlt aber das Argument.

  Das Molekül des Aluminiumsulfids ist nicht unpolar. Schwefel hat eine Elektronegativität von 2,5. Der entsprechende Wert für Aluminium beträgt 1,5. Die Differenz ist daher 1,0 - zu niedrig (kleiner als 1,7), um von einer Ionenbindung zu sprechen. Dennoch ist das Molekül polar.

  Es ist richtig, dass Aluminiumsulfid formal aus der schwachen Base Aluminiumhydroxid $Al(OH)_3$ entsteht. Das Salz enthält Aluminium. Und Aluminiumhydroxid ist tatsächlich eine sehr schwache Base.

  Es stimmt nicht, dass Aluminiumsulfid formal aus der starken Säure Schwefelwasserstoffsäure $H_2S$ entsteht. Zwar entsteht das Salz aus der Schwefelwasserstoffsäure. Diese ist aber eine sehr schwache Säure.

  Es ist richtig, dass Aluminiumhydroxid $Al(OH)_3$ schwer wasserlöslich ist.

  Schwefelwasserstoff $H_2S$ ist ein Gas und damit leicht flüchtig.

  Es ist völlig richtig, dass die Eigenschaften von Aluminiumhydroxid $Al(OH)_3$ und Schwefelwasserstoff $H_2S$ die Gründe für die Hydrolyse des Aluminiumsulfids.

  Das wird verständlich, wenn man die Umkehrreaktion zur Neutralisation, die Hydrolyse, betrachtet:

  $Al_2S_3$ + $6 H_2O$ $\rightleftharpoons$ $2 Al(OH)_3$ + $3 H_2S$

  Die Reaktionsprodukte sind eine schwache Base und eine schwache Säure. Damit können sie praktisch nicht miteinander reagieren, da sie keine Ionen bilden.

  Außerdem ist Aluminiumhydroxid praktisch nicht wasserlöslich. Es fällt aus der wässrigen Lösung aus. Damit verlässt es das Reaktionsgemisch.

  Schwefelwasserstoff ist zudem leicht flüchtig und verlässt somit das Reaktionsgemisch.

  Alle diese Faktoren tragen dazu bei, dass das Gleichgewicht der Reaktion praktisch vollständig nach rechts verschoben ist. Aluminiumsulfid hydrolysiert daher auch vollständig.