Können mir die Chemie-Experten folgendes erklären?
Kann mir jemand erklären, wie die Protolyse funktioniert.
2 Antworten
Von den 6 Wassermolekülen um das Eisenion ist eines rot markiert und natürlich keines mehr, weil es ein Proton abgegeben hat, unten rot markiert.
Das hydratisierte (von Wasser umgebene) Kation wirkt also als Säure, man nennt sie daher auch Kationsäure.
Der Grund liegt darin, dass das Eisenion, sicherlich ein Eisen(III)ion, durch seine Kleinheit und die hohe Ladung die Elektronen der Wassermoleküle stark an sich zieht, sodass sie zu schwach sind, noch ein Proton zu binden.
Kationsäuren sind klein und/oder hochgeladen, also Fe³⁺, Al³⁺, Be²⁺, in geringem Maße auch Mg²⁺ und das erwähnte Zn²⁺.
Verbindungen, bei denen um ein Zentralatom oder -ion sechs Wassermoleküle angelagert, sind (Koordinationsverbindung), z.B. wie hier um das Eisen(III)-Ion nennt man Hexaquokomplexe. In diesem sind die Wassermoleküle so angeordnet, daß die negativ polarisierten Bereiche des Moleküls zum Eisenion hinweisen, während die positiv polarisierten Wasserstoffatome nach außen angeordnet sind. Durch die starke Wechselwirkung zwischen dem positiv geladenen Eisenion und den Sauerstoffatomen des Wasser sowie die räumliche Anordnung der Wassermoleküle, lassen sich aus solchen Komplexen sehr leicht Protonen abspalten. Die Geometrie des Eisen(III)hexaquokomplexes ist quadratisch-bipyramidal (siehe das von Dir eingestellte Bild).
Letztlich funktioniert die Protolyse bei diesem Komplex genau so, wie bei "normalen" Säuren auch:
HA + H2O ↔ A⁻ + H3O⁺
[Fe(H2O)6]³⁺ + H2O ↔ [Fe(OH)(H2O)5]²⁺ + H3O⁺
Es wird also aus einem Wassermolekül der 6 Liganden ein Proton abgespalten, wobei ein OH⁻ am Komplex verbleibt und er dadurch eine zusätzliche negative Ladung erhält und von +III auf +II wechselt.