Säuren – Reaktionen

Herzlich willkommen liebe Freundinnen und Freunde der Chemie, bereits zum 19. Teil aus der Reihe "Säuren". Heute werden wir uns befassen mit dem Teil "Reaktionen". Und das wird dann ja Zeit, dass wir uns einmal überlegen, welche chemischen Veränderungen Säuren hervorrufen können. Und wir beginnen gleich mit der einfachsten Reaktion, die wir schon häufig besprochen haben. Das ist die Dissoziation. Welche Säure wollen wir nehmen, um die Dissoziation zu beschreiben? Nachdem wir das schon häufig geübt haben, denke ich, reicht es, eine einfache Säure zu nehmen, um diese Reaktion in Erinnerung zu rufen. Wir nehmen einfach Salzsäure. Könnt ihr euch an die Formel erinnern? Richtig: HCl. Also, wir beginnen: HCl dissoziiert in wässriger Lösung in ein positiv geladenes Wasserstoffion und in ein negativ geladenes Säurerestion, Chloridion. Man kann diese Reaktion natürlich auch alternativ schreiben. Ich sage, das ist (a) und hier haben wir (b), indem wir nämlich formulieren, dass ein Teilchen HCl mit einem Teilchen Wasser reagiert, wobei es zu einer Protonenwanderung kommt. Und dabei bildet sich das berühmte Hydroniomion H3O+ und gleichzeitig entsteht ein Chloridion Cl-. Und alles selbstverständlich unter der Einwirkung von Wasser. So, diese Reaktion haben wir besprochen und ich denke, sie sollte klar sein. Eine zweite Reaktion ist ebenfalls von großem Interesse und taucht in einigen Videos auf. Das ist die sogenannte Elektrolyse. Und diese Reaktion ist, wie der Name schon sagt, nur durchführbar, wenn ein elektrischer Gleichstrom anliegt. Nun ja, die Elektrolyse setzt voraus, dass eine Dissoziation erfolgt ist und ich möchte mich nur beschränken auf die Reaktion, die an der Elektrode abläuft, zu der die Kationen, das heißt, die Wasserstoffionen, respektive die Hydroniomionen wandern. Also: Katode. Wir formulieren demzufolge den Katodenprozess und den möchte ich gleich in seiner Gesamtheit aufschreiben. Wir haben dort 2 Wasserstoffionen - ich könnte die Reaktion auch mit Hydroniomionen formulieren, ich möchte es einfacher machen - und diese reagieren mit 2 Elektronen. Es bilden sich dabei 2 Wasserstoffatome, die ich kennzeichnen möchte mit dem einen Außenelektron, über dieses sie verfügen. Und diese beiden Wasserstoffatome reagieren weiter zum Wasserstoffmolekül, was dann entweicht. Das wäre also der Prozess, der bei Elektrolyse wichtig und zu beachten ist. Als Drittes kennen wir eine Eigenschaft von Säuren im Bezug auf unedle Metalle. Ich formuliere: plus unedle Metalle - das sind sehr viele Metalle des Periodensystems, man glaubt es gar nicht. Ich schreibe mal einige auf, die nicht dazugehören. Das wären Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), die sind nicht unedel, also edel. Ich streiche sie durch. Wir nehmen ein Metall, das ein typisch unedles Metall ist. Es reagiert eben mit einer Säure. Ich schreibe: Zink reagiert mit Salzsäure, Zn+2HCl, ich nehme davon gleich 2 Teilchen, weil ich die benutzen werde, und es findet praktisch eine vollständige Umsetzung statt. Es bildet sich das Salz Zinkchlorid, ZnCl2 und Wasserstoff wird frei. Das wäre die dritte Reaktion. Eine vierte wichtige Reaktion ist die Reaktion der Säuren mit Metalloxiden, plus Metalloxide. Und ich möchte kein exotisches Metalloxid auswählen. Da nehmen wir eins, was sehr nützlich ist, nämlich Magnesiumoxid. Das kann man nehmen, wenn man einen Säureüberschuss im Magen hat. Und das kann wieder reagieren mit Salzsäure, HCl, ich nehme wieder gleich 2 Moleküle. Und es bildet sich bei dieser Reaktion MgCl2, ein Salz: Magnesiumchlorid und es entsteht H2O, Wasser. Das ist eine sehr schöne, schonende Reaktion, um einen übersäuerten Magen vom Druck der Salzsäure zu befreien. Die fünfte chemische Reaktion ist eine ganz wichtige chemische Reaktion. Es ist die sogenannte Neutralisation. Die Neutralisation kann man schreiben als Reaktion einer Säure mit einer Base, beziehungsweise Laugen. Ich möchte das an einem einfachen Beispiel verdeutlichen: Salzsäure, HCl, reagiert mit Natronlauge, NaOH. Und die Neutralisation besteht gerade darin, dass die aktiven Protonen und die aktiven Hydroxidionen bei dieser Reaktion Wasser bilden, und es entsteht das Salz Natriumchlorid, Kochsalz. Das ist die Neutralisation: Säure+Lauge reagieren zu Salz+Wasser. Nun eine Reaktion, die in der Schule unter Umständen auch gelehrt wird, aber schnell in Vergessenheit gerät. Es gibt die Möglichkeit, dass eine Säure mit einem Salz reagiert, also Säure+Salz, und sozusagen die andere Säure aus ihrem Salz verdrängt. Und das geht in bestimmten Fällen sehr gut. Wenn wir zum Beispiel konzentrierte Schwefelsäure nehmen, H2SO4, die muss aber wirklich konzentriert sein, mit verdünnter geht das nicht. Und wir brauchen trockenes Kochsalz, Natriumchlorid, + NaCl. Da passiert nun Folgendes: Diese Säure verdrängt die Salzsäure, HCL, aus ihrem Salz, also H2, hier schreibe ich gleich 2NaCl und 2HCl, es bildet sich Salzsäuregas, Chlorwasserstoff (2HCl) und außerdem wird frei Na2SO4, + Natriumsulfat, welches man auch als Glaubersalz bezeichnet. Das ist eine ganz wichtige Reaktion, eine Möglichkeit der Herstellung von Salzsäure beziehungsweise Chlorwasserstoff, unter Laborbedingungen. Eine siebente Reaktion habe ich als Komplexbildung bezeichnet. Bisher hat uns HCl gute Dienste geleistet, auch in den anderen Fällen, und ich möchte es auch hier reagieren lassen. Chlorwasserstoff, HCl, in diesem Fall aber als Gas - ich schreibe dahinter einfach g, gasförmig - plus - ja, und jetzt reagiert es mit einer Substanz, die auch über basische Eigenschaften verfügt, obwohl sie über gar keine (OH-)-Gruppe verfügt - und zwar ist das der sogenannte Ammoniak. Den Mechanismus werden wir gesondert besprechen. Säure und Base vereinigen sich und es entsteht ein Salz, NH4Cl, dem Kochsalz ähnlich, welches man auch als Salmiak bezeichnet. Komplexbildung.   Und als Allerletztes eine Reaktion, die schon in den Bereich der organischen Chemie übergeht, das ist die sogenannte Veresterung. Ich schreibe "Veresterung" auf. Es gibt auch ein Video über Veresterung, könnt ihr euch anschauen. Veresterung. Ja, Veresterung gibt es im organischen Bereich, gibt es aber auch im anorganischen Bereich und im Grenzbereich. Bei dieser Veresterung soll reagieren - ich schreibe auf: B(OH)3, das ist Borsäure. Ich habe sie etwas anders geschrieben, sodass sie aussieht wie eine Lauge oder eine Base. Die Borsäure reagiert mit Methanol, einem Alkohol, CH3OH. Ja, und davon brauchen wir 3 Moleküle und bei der Veresterung reagiert jetzt diese Gruppe, CH3O, mit der Borsäure. Nun passiert Folgendes - ich schreibe das jetzt mal so auf: B-OCH3 und -OCH3 und -OCH3. Und es bilden sich aus OH und H 3 Moleküle Wasser, + 3H2O. Und diese Substanz hier hinten ist ein Borsäureester, also ein Ester. Das sind ganz wichtige Reaktionen, zu denen Säuren prinzipiell fähig sind. Nicht alle, aber sehr viele. Es gibt darüber hinaus noch sehr viele, aber zumindest als Grundstock, um gewisse Kenntnisse über die Reaktivität von Säuren zu bekommen, denke ich, sollte es reichen. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss.