Reaktionen von Säuren und Metallen

Säure - Base - Reaktionen. Redoxreaktionen zwischen Wasserstoffionen und Metallatomen. Salzbildung zwischen Säuren und Metallen.

OK, dann spendir mir wenigstens ein Bier




43. Reaktionen von Säuren und Metallen

Redoxreaktionen zwischen Wasserstoffionen und Metallatomen

Magnesium, Eisen und Zink werden von Salzsäure und verd. Schwefelsäure aufgelöst und es wird Wasserstoff frei. Kupfer zeigt dieses Verhalten nicht. Metalle, die von Säuren unter Freisetzung von Wasserstoff zersetzt werden, sind als unedle Metalle bekannt. Die Wasserstoffentwicklung während der Reaktion unedler Metalle mit verd. Säuren galt lange Zeit als ein typisches Säuremerkmal.

 
Die Reaktion zwischen Metallatomen und Wasserstoffionen ist eine Redoxreaktion

Der chemische Vorgang, der bei dieser Reaktion abläuft, liegt auf der Hand: wenn man davon ausgeht, dass in einer wässrigen Säurelösung hydratisierte Protonen vorliegen, entstehen aus Protonen unter Elektronenaufnahme Wasserstoffatome. Die aufgenommenen Elektronen wurden von den Atomen der unedlen Metalle abgegeben, die dadurch zu Ionen wurden.


$ \mathrm { \underbrace {2 \ H^{+}_{(aq)}}_{\mathsf {Wasserstoffion}} + \underbrace {Mg}_{\mathsf {Magnesiumatom}} \ \xrightarrow \ \underbrace {H_{2}}_{\mathsf {Wasserstoffmolekül}} \ \ + \ \ \underbrace {Mg^{2+}_{(aq)}}_{\mathsf {Magnesiumion}} } $


Der gesamte chemische Vorgang ist also eine Redoxreaktion:


Reduktion:$ \ \ \qquad \mathrm { 2 \ H^{+} + e^{-} \; \longrightarrow \; H:H } $

Oxidation:$ \ \ \qquad \mathrm { \ Mg: \quad \quad \; \; \; \longrightarrow \; Mg^{2+} + 2 \ e^{-} } $

Redoxreaktion: $ \mathrm { \underbrace {Mg}_{\mathsf {Magnesium}}\ + \ \underbrace {2 \ H^{+}}_{\mathsf {Wasserstoffion}} \; \longrightarrow \; \underbrace {Mg^{2+}}_{\mathsf {Magnesiumion}} + \underbrace {H_{2}}_{\mathsf {Wasserstoff}} \ \uparrow } $


Die Atome der Edelmetalle, wie etwa des Kupfers, gehen mit Wasserstoff-Ionen keine Redoxreaktionen ein, wie Versuch 1 gezeigt hat.

 
 
Kupfer-, Magnesium-, Eisen- und Zinkspäne werden in je einem Reagenzglas mit verd. Salzsäure versetzt und die Knallgasprobe durchgeführt. Der Versuch wird mit verd. Schwefelsäure wiederholt.
Video: Magnesium in Salzsäure
 
 
Worin besteht der wesentliche Unterschied beim Auflösen von Kochsalz in Wasser und von Magnesium in Salzsäure?
 
Bei der Reaktion von unedlen Metallen mit verd. Säuren entstehen Wasserstoff und Salze

Salzbildung bei der Reaktion von Säuren mit Metallen

In einer wässrigen Säurelösung existieren neben den hydratisierten Protonen immer auch die hydratisierten Anionen, die nach Abspaltung der Wasserstoffionen vom Säuremolekül (Kapitel 42) gebildet werden (Säurerestionen). Diese Anionen der Säuren sind am Redoxvorgang der Protonen mit den Metallatomen nicht beteiligt. Werden die Lösungen, die beim Auflösen von Metallen in verd. Säuren entstehen, eingedampft, so kristallisieren Salze aus. D. h. die entstandenen Metallionen bilden mit den Säurerestionen das Ionengitter eines Salzes. So bilden die in Versuch 1 entstandenen Magnesiumionen mit den Chloridionen das Salz Magnesiumchlorid.


Lösen:

$ \mathrm { \underbrace {Mg}_{\mathsf {Magnesium}} + \underbrace {2 \ H^{+}_{(aq)} + 2 \ Cl^{-}_{(aq)}}_{\mathsf {Salzsäure}} \ \xrightarrow \ \underbrace {Mg^{2+}_{(aq)} + 2 \ Cl^{-}_{(aq)}}_{\underset {\large \mathsf {chlorid}} {\mathsf {Magnesium-}}} + \underbrace {H_{2} \ \uparrow}_{\underset {\large \mathsf {atom}} {\mathsf {Wasserstoff-}}} } $


Auskristallisieren (Eindampfen):

$ \mathrm { \underbrace {Mg^{2+}_{(aq)} + 2 \ Cl^{-}_{(aq)}}_{gelöstes \ Magnesiumchlorid} \qquad \xrightarrow {-H_{2}O} \qquad \underbrace {MgCl_{2}}_{festes \ Magnesiumchlorid} } $


Den Namen der Salze erhält man durch Anfügen der Säurerestbezeichnung an den Metallnamen.

 
Formuliere die Bildung von Eisenchlorid (FeCl2) aus Eisen und Salzsäure.
 
Unedle Metalle entwickeln mit Säuren Wasserstoff
Bild 2. Reaktion von Metallen mit Salpetersäure
 

Lösen:

$ \mathrm { \underbrace {Zn}_{Zink} + \underbrace {2 \ H^{+}_{(aq)} + 2 \ NO^{-}_{3 \ (aq)}}_{Salpetersäure} \; \longrightarrow \; \underbrace {Zn^{2+}_{(aq)} + 2 \ NO^{-}_{3 \ (aq)}}_{gelöstes \ Zinknitrat} + \underbrace {H_{2} \ \uparrow}_{Wasserstoff} } $


Auskristallisieren (Eindampfen):

$ \mathrm { Zn^{2+}_{(aq)} + 2 \ NO^{-}_{3 \ (aq)} \qquad \xrightarrow{-H_{2}O} \qquad \underbrace {Zn(NO_{3})_{2}}_{Zinknitrat} }$


Vereinfacht schreibt man dafür:

$ \mathrm { \underbrace {Zn}_{Zink} + \underbrace {2 \ HNO_{3}}_{Salpetersäure} \qquad \longrightarrow \qquad \underbrace {Zn(NO_{3})_{2}}_{Zinknitrat} + \underbrace {H_{2} \uparrow}_{Wasserstoff} } $


Weiteres Beispiel:

Bei dieser Schreibweise ist die Protolyse und Hydratisierung in Wasser nicht eigens ausgedrückt.

$ \mathrm { \underbrace {Zn}_{Zink} + \underbrace {2 \ HCl}_{Salzsäure} \qquad \longrightarrow \qquad \underbrace {ZnCl_{2}}_{Zinkchlorid} + \underbrace {H_{2} \uparrow}_{Wasserstoff} } $