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Wenn Sie bereits Essig (der Ethansäure enthält) und Natriumbicarbonat, das eine Base ist, gemischt haben, haben Sie eine Säure-Base-Neutralisationsreaktion gesehen. Wie Bicarbonat und Essig neutralisieren sich die beiden, wenn Schwefelsäure mit einer Base gemischt wird. Diese Art der 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 empfängt.Starke Säuren sind besser für die Ionenspende und Schwefelsäure ist definitiv eine starke Säure. Wenn es dann in Wasser gegeben wird, ist es fast vollständig deprotoniert - in der Praxis haben alle Säuremoleküle ihre beiden Wasserstoffionen gespendet. Gespendete Ionen werden von Wassermolekülen eingefangen, die, wenn sie geladen werden, zu Hydroniummolekülen werden. Die Formel für ein Hydroniumion lautet H30 +.
Reaktion
Wenn die Base oder alkalische Lösung zu der Schwefelsäure gegeben wird, reagieren beide und neutralisieren. Die Base entfernt Wasserstoffionen aus den geladenen Wassermolekülen und setzt eine hohe Konzentration an Hydroxidionen frei. Diese reagieren zusammen mit Hydronium unter Bildung von mehr Wasser- und Salzmolekülen (das Produkt einer Säure-Base-Reaktion). Da Schwefelsäure stark ist, kann eines von zwei Dingen passieren. Wenn die Base auch stark ist, wie z. B. Kaliumhydroxid, ist das resultierende Salz (z. B. Kaliumsulfat) neutral. Mit anderen Worten, weder sauer noch basisch. Wenn andererseits die Base schwach ist, wie beispielsweise Ammoniak, ist das resultierende Salz sauer, das als schwache Säure (z. B. Ammoniumsulfat) wirkt. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Molekül Schwefelsäure zwei Moleküle einer Base wie Natriumhydroxid neutralisieren kann, da das Salz zwei Wasserstoffionen enthält, die abgegeben werden können.
Schwefelsäure und Natriumbicarbonat
Da Natriumbicarbonat häufig verwendet wird, um verschüttete Säuren aus Zellen und Batterien oder in Laboratorien zu neutralisieren, ist die Reaktion von Schwefelsäure mit Bicarbonat ein häufiges Beispiel, das einen geringfügigen Rückschlag mit sich bringt. Wenn Bicarbonat mit der Schwefelsäurelösung in Kontakt kommt, nimmt es Wasserstoffionen an, um Kohlensäure zu werden, die sich unter Freisetzung von Wasser und Kohlendioxid zersetzen kann. Wenn jedoch Schwefelsäure und Bicarbonat reagieren, sammelt sich die Kohlensäurekonzentration schnell an, wodurch die Bildung von Kohlendioxid begünstigt wird. Eine kochende Masse von Blasen bildet sich, wenn Kohlendioxid aus der Lösung entweicht. Diese Reaktion ist ein einfaches Beispiel für das Prinzip von Le Chatellier: Wenn Änderungen der Konzentrationen ein dynamisches Gleichgewicht verändern, reagiert das System, um dieses Gleichgewicht wiederherzustellen.
Ein weiteres Beispiel
Die Reaktion zwischen Schwefelsäure und Calciumcarbonat ähnelt in gewisser Weise der Reaktion mit Bicarbonat - Kohlendioxid tritt in Form von Blasen aus, und das erzeugte Salz ist Calciumsulfat. Die Reaktion von Schwefelsäure mit einer starken Base wie Natriumhydroxid erzeugt Natriumsulfat, während mit Kupferoxid reagierte Schwefelsäure die blaue Verbindung Kupfer (II) sulfat bildet. Schwefelsäure ist so stark, dass sogar ein Wasserstoffion in die Salpetersäure eingebracht werden kann, das das Nitroniumion bildet. Diese Reaktion wird zur Herstellung eines der bekanntesten Sprengstoffe der Welt verwendet: Trinitrotoluol oder TNT.
