Warum ist zum Beispiel Phosphat 3-Fach negativ geladen?

1 Antwort

wieso ist das Phosphat, also das SO4 3-, 3-Fach negativ geladen? Ich weiss, dass das S aus dem Phosphat (also Schwefel) in der 5. Hauptgruppe steht

Das ist ziemlich Kraut&Rüben. Mir ist auch beim zweimaligen Durchlesen nicht klar, ob Du eigentlich Phosphor- oder Schwefelsäure erklärt bekommen willst. Glücklicherweise sind die beiden einander ähnlich.

Schwefelsäure hat die Formel H₂SO₄. Wenn das Ding zwei H⁺ verliert (mehr hat es ja nicht), dann muß zwangsläufig ein zweifach negativ geladener Rest übrig­bleiben, nämlich SO₄²⁻ das Sulfat. Phosphor­säure H₃PO₄ hat drei saure H-Atome also muß das Phosphat PO₄³⁻ drei negative Ladungen tragen.

Also, vom Standpunkt der Säuren ist es ganz klar, warum die Anionen soviele Ladungen tragen wie sie eben tragen. Aber wie kommt man auf die Formeln der Säuren? Könnte Schwefel­säure vielleicht auch HSO₃ oder H₄SO₅ sein? Nein könnte sie nicht.

Schwefel steht in der 6. Hauptgruppe, also erwartet man Oxidationszahl +VI in Sauerstoffverbindungen, und dann ergibt sich fast zwansläufig die Formel H₂SO₄. Gruppennummer minus zwei ist auch möglich, das ergibt dann die Schwefelige Säure, die aber sehr instabil ist und eigentlich nur in Form ihres Anions Sulfit SO₃²⁻ existiert.

Drei Wasserstoffatome (oder eines) kannst Du nicht in die Schwefelsäure packen, weil Du das  Molekül mit den Oxidations­stufen H +I, S +VI und O −II dann nie mehr neutral kriegst.  Vier H-Atome wäre theoretisch möglich („H₄SO₅“), aber das Ding gibt es trotzdem nicht.

Phosphor steht in der 5. Hauptgruppe, man erwartet also Oxidationsstufe +V. Und hier stellt sich nun raus, daß Du eine Sauerstoffsäure nur mit einer ungeraden Anzahl an H-Atomen bauen kannst. Nämlich die Meta­phosphor­säure HPO₃ und die Ortho­phosphor­säure H₃PO₄. Beide existieren, aber in wäßriger Lösung ist nur H₃PO₄ bzw. die davon abgeleiteten Ionen PO₄³⁻ stabil. Das letztere muß man wissen und kann sich nicht aus dem Finger saugen.

(Und alle die sich auskennen wissen warum ich nichts über die Phosphor­säure mit der Oxidations­stufe +III geschrieben habe).

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik