Frage von littleminion, 205

Chemie Schwefelsäure in Wasser lösen?

Wir haben in Chemie gerade Säuren.  Bisher habe ich alles verstanden. Weil sich die Säure immer in ein H+ und ein R- (=säurerestanion) gebildet hat. Aber jetzt auf einmal wenn wir Schwefelsäure in Wasser lösen dann entstehen 2H+ und bei SO schreibt man jetzt auf einmal -2 oben hin. Wieso ?

Expertenantwort
von DedeM, Community-Experte für Chemie, 83

Moin,

also, du hast offenbar verstanden, das Säuren wie Salzsäure (HCl) oder Salpetersäure (HNO3) ein H^+-Ion (Proton) abgeben können, wonach der Säurerest als Anion übrig bleibt (Cl^– bzw. NO3^–). Was dir dabei möglicherweise noch nicht klar geworden ist, ist der Fakt, dass es sich bei diesem Vorgang um eine sogenannte "Protolyse" handelt. In diesem Wort stecken die Wörter "Proton" (= positiv geladenes Wasserstoff-Ion; H^+) und "lyse" (für "ablösen"). Eine Protolyse ist also das Ablösen eines H^+-Ions. So etwas können zum Beispiel alle Säuren, denn sie sind sogenannte Protonendonatoren, also Teilchen, die Protonen abgeben können. Wenn du das doch schon wusstest, umso besser...

Nun gibt es aber nicht nur Säuren, die ein Wasserstoffatom gebunden haben (so wie die oben erwähnten Salzsäure bzw. Salpetersäure) und diese Atome als H^+-Ionen abgeben können, sondern die über mehr gebundene Wasserstoffatome verfügen. Solche Säuren bezeichnet man als "mehrprotonig", weil sie Schritt für Schritt alle gebundenen Wasserstoffatome in Form von H^+-Ionen abgeben können. Schwefelsäure hat die Formel H2SO4, sie hat also zwei gebundene Wasserstoffatome, die beide als H^+-Ionen abgegeben werden können. Daher kannst du also sagen, dass Schwefelsäure eine zweiprotonige Säure ist. Und nun kommen wir dazu, was passiert, wenn wir Schwefelsäure in Wasser lösen.

Dabei passiert im ersten Protolyseschritt genau das, was du schon von der Salzsäure her kennst, nämlich die Abgabe eines H^+-Ions:

1. Protolyse-Schritt: H2SO4 + H2O --> H3O^+ + HSO4^–

Schwefelsäure + Wasser reagieren zu einem Oxoniumion + Hydrogensulfat

Vielleicht habt ihr das mit dem Oxoniumion (= Hydroniumion) noch nicht gehabt, darum schreibe ich das ganze noch in einer anderen Form:

1. Protolyse-Schritt: H2SO4 (aq) --> H^+ (aq) und HSO4^– (aq)

was soviel bedeutet wie: Schwefelsäure zerfällt in Wasser zunächst in ein Proton und den Säurerest Hydrogensulfat; beide Ionen sind in Wasser gelöst (das wird durch das "aq" symbolisiert).

Nun besitzt das Hydrogensulfat-Anion aber noch ein weiteres gebundenes Wasserstoffatom, das es als H^+-Ion abgeben könnte. Das erfolgt in einem zweiten Protolyse-Schritt:

2. Protolyse-Schritt: HSO4^– + H2O --> H3O^+ + SO4^2–

Hydrogensulfat + Wasser reagieren zu einem Oxoniumion und einem Sulfat-Anion. Da das Hydrogensulfat-Anion bereits einfach negativ geladen war, ist das Sulfat-Anion durch die Abgabe eines weiteren H^+-Ions nun zweifach negativ geladen, verstehst du?

Oder (wieder alternativ ausgedrückt):

2. Protolyse-Schritt: HSO4^– (aq) --> H^+ (aq) + SO4^2– (aq)

Hydrogensulfat zerfällt in Wasser in ein Proton und ein Sulfat-Anion, die beide in Wasser gelöst sind.

Wenn du beide Protolyse-Schritte zusammenfasst, erhältst du die Reaktionsgleichung:

H2SO4 + 2 H2O --> 2 H3O^+ + SO4^2–

Bei den Reaktionsgleichungen musst du nicht nur darauf achten, ob von allen beteiligten Teilchensorten auf beiden Seiten des Reaktionspfeils gleich viele vorhanden sind, sondern du musst auch die Ladungen ausgleichen.

In der zusammengefassten Reaktionsgleichung hattest du auf der linken Seite die ungeladene Schwefelsäure und zweimal ungeladenes Wasser. Das bedeutet, dass auch auf der rechten Seite insgesamt gesehen kein Ladungsüberschuss stehen darf. Rechts gibt es zwei einfach positiv geladene Oxoniumionen (2 x H3O^+), was also zwei positive Ladungen insgesamt ergibt. Diese beiden positiven Ladungen müssen durch zwei negative Ladungen ausgeglichen werden, damit sich alles in allem ein ungeladener Zustand ergibt. Darum muss das Sulfat-Anion zweifach negativ geladen sein, verstehst du?

Es gibt auch Säuren, die noch mehr Protonen haben, zum Beispiel die Phosphorsäure (H3PO4). Hier würde das alles analog folgendermaßen ablaufen:

1. Schritt: H3PO4 + H2O --> H3O^+ + H2PO4^–

2. Schritt: H2PO4^– + H2O --> H3O^+ + HPO4^2–

3. Schritt: HPO4^2– + H2O --> H3O^+ + PO4^3–

Insgesamt: H3PO4 + 3 H2O --> 3 H3O^+ + PO4^3–

Ich hoffe, jetzt ist alles klar...

LG von der Waterkant

Antwort
von vitus64, 95

Weil Sulfat zweiwertig ist. Die Summenformel für Schwefelsäure ist daher H2SO4.

Antwort
von steineinhorn, 79

naja schwefelsäure is ja h2so4

du hast zwei mal h+ und da es vorher neutral ist muss das säurerestion so4 zwei mal negativ geladen sein damit es insgesamt immer noch neutral ist :3

Expertenantwort
von musicmaker201, Community-Experte für Chemie, 52

Schwefelsäure ist eine zweiprotonige Säure, sie kann also zwei Protonen (H⁺) abgeben. Wenn die Schwefelsäure zwei Protonen (jeweils positiv geladen), muss der Säurerest (SO₄²⁻) dementsprechend auch zweifach negativ geladen sein damit die Ladungsbilanz stimmt.

Antwort
von EinSalatkopf, 46

Eine wahrscheinlich wissenschaftlich grenzwertige Erklärung, aber ausreichend, den Chemieunterricht erfolgreich zu überstehen:

Schwefelsäure ist H2SO4, heißt, es liegen nach der Dissoziation zwei H-Ionen vor (H+).

Das Säurerest-Ion muss nun noch eine derartige Ladung haben, dass insgesamt eine neutrale Ladung besteht. Wenn ein H-Ion einfach positiv geladen ist, besitzen zwei eine Gesamtladung von +2. Zum Ausgleich der Ladung (dass insgesamt +/-0 gilt) muss das Säurerest-Ion eine Ladung -2 haben:

H2SO4  <--> 2 H(+) + SO4(2-)

2 * +1 + 1 * -2 = 2 + -2 = 0    Und dieser Zusammenhang muss gelten!

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