Warum reagiert Na^+ + H2PO4^- + H2O —> Na^+ + HPO^2- + H3O^+ statt zu Na^+ + H3PO4 + OH^-?
3 Antworten
Na⁺ + H2PO4⁻ + H2O —> Na⁺ + HPO4²⁻ + H3O⁺
Das Natrium-Ion nimmt an der Reaktion (Protolyse) nicht teil und kann daher aus der Reaktionsgleichung ohnehin "gekürzt" werden. Es bleibt:
H2PO4⁻ + H2O ⇌ HPO4²⁻ + H3O⁺
Das ist nun eine ganz normale Reaktionsgleichung, wobei ein saures Proton einer mehrprotonigen Säure auf ein Wassermolekül übertragen wird.
Die Reaktion
H2PO4⁻ + H2O —> H3PO4 + OH⁻
läuft so nicht ab, weil das Wasser als schwächere Säure kein Proton auf die Phosphorsäure überträgt. Das Gleichgewicht der Reaktion liegt weitestgehend auf der linken Seite. Also:
H2PO4⁻ + H2O <------- H3PO4 + OH⁻
Somit ist es - von rechts nach links -eine gewöhnliche Neutralisationsreaktion einer Säure mit einer Base. Das läuft nicht anders herum, denn sonst würde das Wasser als Säure fungieren und die Säure als Base. Das ist in dieser Kombination nicht möglich. Es ist zwar möglich, die Dihydrogenphosphat zur Phosphorsäure zu protonieren, aber dafür bedarf es einer stärkeren Säure als Wasser.
Moin,
weil Natriumdihydrogenphosphat (NaH2PO4) ein sogenanntes „saures Salz” ist.
Zuerst dissoziiert (zerfällt) das Salz im Wasser in seine Ionen:
NaH2PO4(s) --[H2O]--> Na+(aq) + H2PO4–(aq)
Doch dann spaltet das Dihydrogenphosphat-Ion (H2PO4–) in einer sofort anschließenden Folgereaktion noch ein Proton (H+) ab und wird zum Hydrogenphosphat-Ion (HPO42–). Das abgespaltene Proton wird von einem Wassermolekül übernommen, wobei ein Oxoniumion (H3O+) entsteht:
H2PO4–(aq) + H2O(l) → HPO42–(aq) + H3O+(aq)
Zusammengefasst ergibt das
NaH2PO4(s) + H2O(l) → Na+(aq) + HPO42–(aq) + H3O+(aq)
Erst das Hydrogenphosphat-Ion (HPO42–) ist dann in einer wässrigen Lösung nicht mehr sauer genug, um auch noch sein letztes Proton wirksam abspalten zu können. Es ist der Säurerest, der das Neutralsalz der Phosphorsäure darstellt.
Dein anderer Teil der Frage ist deshalb nicht möglich, weil einerseits Wasser (H2O) gegenüber dem Dihydrogenphosphat-Ion eine viel zu schwache Säure ist, um ein Proton abzuspalten und auf das Dihydrogenphosphat-Ion zu übertragen, und andererseits die Basenstärke des Dihydrogenphosphat-Ions deutlich kleiner ist als die Basizität von Wasser.
Mit anderen Worten: Das Dihydrogenphosphat ist gegenüber Wasser die stärkere Säure (also spaltet es das Proton ab und nicht Wasser). Umgekehrt ist das Wassermolekül die etwas stärkere Base im Vergleich mit dem Dihydrogenphosphat-Ion (also nimmt das Wassermolekül leichter ein Proton auf als das Dihydrogenphosphat-Ion).
Außerdem würden in deinem zweiten Teil der Frage Säuremoleküle (Phosphorsäure, H3PO4) neben Hydroxid-Anionen (OH–) vorliegen. Die würden aber SOFORT dazu führen, dass die Säure wieder Protonen auf die basischen Hydroxid-Anionen abgibt, so dass weder die Säure noch die Base Bestand hätten.
Deshalb gibt es nur die Reaktionsrichtung
NaH2PO4(s) + H2O(l) → Na+(aq) + HPO42–(aq) + H3O+(aq)
in nennenswerter Menge zu beobachten.
LG von der Waterkant
Wow, vielen Dank für die sehr ausführliche und verständliche Erklärung!!!
Weil du mit H3PO4 und OH- eine starke Säure und eine starke Base hättest. Die würden sich sofort wieder zu H2PO4- und H2O neutralisieren.
Und auch die Reaktion H2PO4- + H2O -> HPO4^2- + H3O+ wird so nicht vollständig ablaufen, weil H2PO4- als Säure nicht stark genug ist, um in Wasser vollständig zu dissoziieren. Das Gleichgewicht sollte zum größeren Teil auf der Seite der undissoziierten Spezies (also H2PO4-) liegen.