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Säure - Base - Reaktionen

Seite 44. Ammoniak - eine Base 42. Säuren - Protonenspender

43. Reaktionen von Säuren und Metallen

Redoxreaktionen zwischen Wasserstoffionen und Metallatomen.

Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden! Kupfer-, Magnesium-, Eisen- und Zinkspäne werden in je einem Rg mit verd. Salzsäure versetzt und die Knallgasprobe durchgeführt. Der Versuch wird mit verd. Schwefelsäure wiederholt.
Worin besteht der wesentliche Unterschied beim Auflösen von Kochsalz in Wasser und von Magnesium in Salzsäure?
Unedle Metalle entwickeln mit Säuren Wasserstoff.

Im Gegensatz zu Kupfer werden Magnesium, Eisen und Zink von Salzsäure und verd. Schwefelsäure aufgelöst. Dabei wurde Wasserstoff frei. Metalle, die von Säuren unter Wasserstoffentwicklung zersetzt werden, nennt man unedle Metalle. Die Reaktion, dass unedle Metalle mit verd. Säuren Wasserstoff entwickeln, galt lange Zeit als ein typisches Säuremerkmal. Der chemische Vorgang, der sich dabei abspielt, läßt sich gut verstehen, wenn man davon ausgeht, dass in einer wässrigen Säurelösung hydratisierte Protonen vorliegen. Aus Protonen entstehen unter Elektronenaufnahme Wasserstoffatome. Diese Elektronen gaben die Atome der unedlen Metalle ab, die dadurch zu Ionen wurden.

2H+(aq) + Mg H2 + Mg2+(aq)
Wasserstoff-
ion
  Magnesium-
atom
  Wasserstoff-
molekül
  Magnesiumion

Der Gesamtvorgang stellt also einen Redoxvorgang dar:

Red.: 2H+ + e H:H
Ox.: Mg:   Mg2+ + 2e
Redox.: Mg + 2H+ Mg2+ + H2
  Magnesium Wasserstoff-
ion
  Magnesiumion   Wasserstoff
Bei der Reaktion von unedlen Metallen mit verd. Säuren entstehen Wasserstoff und Salze.
Die Reaktion zwischen Metallatomen und Wasserstoffionen ist eine Redoxreaktion.
Formuliere die Bildung von Eisenchlorid (FeCl2) aus Eisen und Salzsäure.

Nach unserer Beobachtung besitzen die Atome der Edelmetalle (z.B. Kupfer) nicht die Fähigkeit, mit Wasserstoffionen Redoxreaktionen einzugehen.

Salzbildung zwischen Säuren und 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 unserem Versuch entstandenen Magnesiumionen mit den Chloridionen das Salz Magnesiumchlorid.

Lösen:

Mg + 2H+(aq) + 2Cl(aq) Mg2+(aq) + 2Cl(aq) + H2
Magnesium   Salzsäure   Magnesium-
chlorid
  Wasserstoff

Auskristallisieren (Eindampfen):

Mg2+(aq) + 2Cl(aq) – H2O MgCl2
gelöstes Magnesiumchlorid   festes Magnesiumchlorid

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

Zn + 2H+(aq) + 2NO3(aq) Zn2+(aq) + 2NO3(aq) + H2
Zink   Salpetersäure   gelöstes Zinknitrat   Wasserstoff

Auskristallisieren (Eindampfen):

Zn2+(aq) + 2NO3(aq) – H2O Zn(NO3)2
    Zinknitrat

Vereinfacht schreibt man dafür:

Zn + 2HNO3 Zn(NO3)2 + H2
Zink   Salpetersäure   Zinknitrat   Wasserstoff

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

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
Zink   Salzsäure   Zinkchlorid   Wasserstoff
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