Zitronensäure in Wasser auflöse?
Kann uns jemand diese Reaktion erklären?
H₃Cit + H₂O ⟶ H₂Cit⁻ + H₃O⁺
H₂Cit⁻ + H₂O ⟶ HCit²⁻ + H₃O⁺
HCit²⁻ + H₂O ⟶ Cit³⁻ + H₃O⁺
2 Antworten
Moin,
das sind die einzelnen Protolyseschritte der Citronensäure.
Citronensäure ist eine sogenannte dreiprotonige Säure. Das heißt, sie besitzt drei gebundene Wasserstoffatome, die sie als Protonen (H^+-Ionen) abspalten kann. Und genau das zeigen die von euch eingestellten Reaktionsgleichungen.
Im ersten Protolyseschritt wird das erste Proton an ein Wassermolekül abgegeben:
H3Cit + H2O ---> H2Cit^– + H3O^+
Weil dabei also ein Proton (also ein positiv geladener Ladungsträger) von der Citronensäure auf das Wassermolekül übertragen wird, bleibt ein einfach negativ geladener Citronensäurerest (H2Cit^–) übrig und dafür entsteht ein einfach positiv geladenes Oxoniumion (H3O^+).
Im zweiten Protolyseschritt gibt dann das einfach negativ geladene Citronensäurerestmolekül ein weiteres Proton an ein anderes Wassermolekül ab:
H2Cit^– + H2O ---> HCit^2– + H3O^+
Logischerweise entsteht dabei noch ein Oxoniumion (H3O^+), während der ehemals einfach negativ geladene Citronensäurerest nun zweifach negativ geladen ist (HCit^2–).
Im dritten Protolyseschritt gibt jetzt dieser zweifach negativ geladene Citronensäurerest (HCit^2–) auch noch sein letztes Proton an noch ein weiteres Wassermolekül ab, so dass am Ende ein dreifach negativ geladener Citronensäurerest und abermals ein Oxoniumion entsteht:
HCit^2– + H2O ---> Cit^3– + H3O^+
Man könnte auch alle drei einzelnen Protolyseschritte zusammenfassen. Dann ergäbe sich folgende Reaktionsgleichung:
H3Cit + 3 H2O ---> Cit^3– + 3 H3O^+
Alles klar?
LG von der Waterkant
In Ergänzung zur sehr schönen Antwort von DedeM gibt es hier noch eine Graphik:
Auf der x-Achse ist de Verdünnung aufgetragen (c=10⁻ˣ mol/l). Zu jeder Verdünnung zeigt dir die schwarze kurve den pH (die weiße ist die erste Ableitung davon), und die Hintergrundfarben codieren die verschiedenen Protolyse-Stufen: Rot für H₃Cit, rotviolett für H₂Cit⁻, blauviolett für HCit²⁻ und blau für Cit³⁻.
In einer 1 mol/l Lösung (x=0) haben wir also fast nur undissoziierte Zitronensäure, unterhalb von 10⁻⁶ mol/l dominiert reines Cit³⁻, die anderen Ionen haben nur je einen schmalen Konzentrationsbereich, in dem sie merklich vorhanden sind.
Eine einfachere aber dafür nicht so hübsche und weniger informative Darstellung ist diese hier: Sie zeigt direkt die Konzentrationen der verschiedenen Citrat-Spezies, aber keinen pH:
Ja. Wenn Du Linuxer bist und Dich vor der Command Line nicht fürchtest, kannst Du es auch haben.
Sehr cool. Ne danke, bin durch mit Abitur, mit Chemie werde ich jetzt nie wieder etwas am Hut haben :D
Womit erstellst du die Grafiken, hast du dafür ein eigenes Programm geschrieben?