Frage von Emmalarley, 29

Säure und Lauge (Neutralisation)?

Ich hab eine Frage. Mit einer Bürette kann man ja sehen, wieviel Wasser abfließt. Jetzt gibt es so ein Experiment mit Natronlauge und Essig. Der Essig ist in einem Becher unter der Bürette. Und der besteht ja aus Essigsäure. Und dann wird irgendwie Natronlaugen eingefüllt. Also in diese Bürette. Natronlauge ist ja NaOH und im Wasser wird es ja zu NA+ und OH- . Also muss man doch zu der Natronlauge Wasser einschütten, damit überhaupt diese Trennung passiert, also Na+ und OH- . Oder??? Und bei der Essigsäure gibt's irgendwie ein H+. Meine Frage ist, wie es dazu kommt? Gibt's da auch eine Reaktion mit Wasser? Oder ist das so, weil in diesem Molekül der Sauerstoff eher ein Elektron aufnimmt und der Wasserstoff eins abgibt und deshalb ist der Wasserstoff positiv geladen und "trennt" sich dann vom Molekül, um mit Wasser zu reagieren. Also H+ und H2O und das ist dann H3O+ und wenn das mit diesem OH- reagiert, hat man 2 Mal Wasser? Und was ist mit dem Natrium? Und warum muss man so viel Wasser benutzen? Und was passiert mit dem Rest der Essigsäure, also außer dem H+ und "trennt" sich das H+ wirklich? Und was macht man damit? Und wofür braucht man Mol? Also bei diesem Experiment?

Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 12

Zunächst einmal zu NaOH:

Das Natriumhydroxid besteht im festen Zustand aus Natriumionen und Hydroxidionen. Wenn man die Verbindung in Wasser gibt, dann löst sie sich und die Natrium- und Hydroxidionen sind jetzt frei beweglich.
Beweis: Festes NaOH leitet den elektrischen Strom nicht, da die für die Leitung zuständigen Ionen hier nicht beweglich sind. In der Natronlauge sind sie aber beweglich.

Die Essigsäure, CH₃ - COOH, kann, wenn man Natronlauge dazugibt, ein Proton (H⁺) aus der COOH-Gruppe abgeben. Es kommt dann zu folgender Reaktion zwischen der Essigsäure und der Natronlauge:

H⁺ + OH⁻ --> H₂O

In der Lösung bleiben die Ionen, die nicht reagiert haben (Na⁺ und CH₃ - COO⁻). Diese werden deshalb auch nicht in einer Reaktiongleichung geschrieben.
Vielleicht schreibt ihr im Unterricht aber die Reaktionsgleichung in der Form:
CH₃ - COOH + NaOH --> CH₃ - COONa + H₂O

Bei dem von Dir angedeuteten Versuch lässt man zu einer gegebenen Essigsäure ein bestimmtes Volumen Natronlauge zufließen und kann dann angeben welche Konzentration die Essigsäure hatte.

Das sollte eine erste Antwort sein. Wenn Du dazu weitere Fragen hast, dann stelle sie.

Antwort
von PeterKremsner, 8

Das sind sehr sehr viele Fragen auf einmal und daher schlecht lesbar.

Das was du beschreibst nennt man Titration und man kann damit die Konzentration der Essigsäure bestimmen.

Reine Natronlauge als NaOH ist fest und kann daher physikalisch nicht in eine Bürette gefüllt werden, das muss vorher in Wasser aufgelöst werden.

Die Essigsäure kann zwar theoretisch wasserfrei gemacht werden, aber normal ist die auch mit Wasser gemischt.

Eine Lauge nimmt dem Wasser bei der Bildung ein Wasserstoffion weg und bildet so die OH- Ionen bei den Natriumhydroxid Pellets ist das bereits erfolgt und man muss diese nur noch in Wasser lösen, da finden aber keine chemischen Reaktionen mehr statt.

Eine Säure wird gebildet in dem die Säure ein Wasserstoffion abgibt und mit dem Wasser H3O+ bildet.

Wenn du jetzt eine Säure und Lauge zusammengibst, werden die H3O+ und OH- zu 2 Wassermolekülen und das Natrium und der Säurerest bilden ein Salz in dem Fall Natriumacetat.

Die Mol braucht man deswegen weil man weiß (aus der Reaktionsgleichung) ein Mol Natronlauge neutralisiert ein Mol Essigsäure.

Wenn man jetzt also eine Natronlauge mit bekannter Konzentration hat, kann man so lange Natronlauge zur Säure tropfen bis das ganze Ph-Neutral wird.

Über die Menge (in Mol) der Natronläuge welche zugesetzt wurde kann man die Menge (in Mol) bestimmen wie viel Essigsäure in dem Gemisch war. Dadurch kann man auf die Konzentration der Essigsäure zurückrechnen.

Kommentar von Emmalarley ,

Ich weiß aber schon, dass es 5ml Essig sind. Und gibt die Säure also wirklich ein H+ ab? Und was passiert mit der restlichen Säure? Und das NaOH wird ja in Wasser aufgelöst. Was passiert denn jetzt mit dem Na+?

Kommentar von Emmalarley ,

Und warum reagiert H+ überhaupt mit Wasser?

Kommentar von PeterKremsner ,

Das liegt daran, dass das Wassermolekül ein Bipol ist, du hast ein negatives Zentrum am Sauerstoff und positive an den Wasserstoffatomen.

Die Säure hat ein stark negatives Zentrum beim Wasserstoff, der Wasserstoff selbst ist also schon beinahe als Ion gebunden und nicht mehr durch eine Kovalente Bindung.

Wenn da nun ein Sauerstoff "vorbeikommt", zieht dieser negativ geladene Sauerstoff des Wassers den Wasserstoff an und bindet diesen.

Die genauen Mechanismen sind komplizierter und da muss man dann schon mit dem Orbitalmodell des Sauerstoffs im Wasser argumentieren.

Genau genommen ist Wasser immer, zum teil, in OH- und H3O+ aufgespalten. Man kann jetzt also auch argumentieren, dass das H+ der Säure das natürlich vorkommende OH- Neutralisiert und es so zu einem Überschuss an H3O+ kommt.

Kommentar von PeterKremsner ,

Ja 5ml Essig aber du weist die Konzentration der Essigsäure nicht 10%, 5%, 20%, das findest du erst so heraus.

Ja die Säure gibt das H+ wirklich ab.

Der Rest der Säure bleibt als negativ geladenes Molekül im Wasser.

Das Na+ bleibt ebenfalls als Ion im Wasser zurück.

Na+ und der negativ geladene Säurerest bilden dann das Natriumacetat.

Kommentar von Emmalarley ,

Und das Natriumcetat ist neutral? 

Kommentar von PeterKremsner ,

Ja, so wie jedes andere Salz elektrisch Neutral ist (zumindest im Reinzustand)

Kommentar von Emmalarley ,

Gibt die Essigsäure erst in Wasser ihr H+ ab oder direkt schon? 

Kommentar von PeterKremsner ,

Die H3O+ bilden sich erst im Wasser.

Das H+ wird überall dort abgegeben wo es etwas gibt was es aufnimmt.

Du kannst (bitte nicht wirklich machen) wasserfreie Natronlauge mit wasserfreier Schwefelsäure mischen.

Die Schwefelsäure gibt die H+ dann gleich direkt an die OH- ab und bildet so Wasser.

Expertenantwort
von musicmaker201, Community-Experte für Chemie, 4

Säuren geben Protonen (H+) ab. Basen nehmen Protonen auf.

Essigsäure ist also in der Lage H+ abzuspalten. Dies geschieht im Essig auch teilweise, jedoch nimmt das Wasser die Protonen als Base auf. Es entsteht dabei H3O+.

Natriumhydroxyd (NaOH) ist ein Feststoff, welcher in wässriger Lösung zu Na+ und OH- dissoziiert. 

Säuren und Basen neutralisieren sich gegenseitig. OH- und H3O+ reagieren dabei zu zwei Molekülen Wasser. Die Reaktion zwischen Essigsäure und Natronlauge kann man als

H3O+   +   OH-   +   Na+   +    CH3COO-   ---->  2 H2O  +   Na+   +  CH3COO-

darstellen. Wie du siehst nehmen das Natrium-Kation und das Acetat-Anion nicht wirklich an der Reaktion teil. Sie bleiben nach der Reaktion in Lösung als Natriumacetat. Das Natriumacetat wirkt sich selber auch auf den pH-Wert aus, sodass dieser nach der Neutralisation ungefähr bei 8 liegt, was auch dem Umschlagpunkt des Indikators Phenolphthalein (farblos/pink) entspricht.

Aus der Reaktionsgleichung kannst du ebenfalls erkennen, dass pro mol Essigsäure ein mol Natronlauge reagiert. Wenn du bei der Reaktion also 15 ml 1-molare Natronlauge verbraucht hast (=0,015 mol), befinden sich in deinem "Becher" auch 0,015 mol Essigsäure. Mit dieser Information kannst du die Konzentration der Essigsäure berechnen, vorausgesetzt du weißt welches Volumen an Essigsäure sich in deinem "Becher"  befindet.

Die Allgemeine Formel für Titrationen (einwertige Säuren/Basen wie in deinem Fall):

n(Säure)=n(Base)      mit n=c*V

c(Säure) * V(Säure) = c(Base) * V(Base)

Diese Formel kannst du nach dem jeweiligen Wert, den du gerade brauchst, umstellen.

Das war so das nötigste zu Säuren/Basen/Titration.

Kommentar von Emmalarley ,

Aber NaOH hat ja 40g pro Mol und die Essigsäure 60g. Was bringt mir das jetzt? Also wie kann ich das neutralisieren? 

Kommentar von musicmaker201 ,

Die Molmasse benötigst du nur um die Konzentration/Stoffmenge zu berechnen:

c=n/V   mit    n=m/M

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