Wie kann der saure pH-Wert der Reaktion von Kupfersulfat und Wasser erklärt werden?
Hallo zusammen,
ich suche nach einer chemischen Erklärung dafür, dass bei der Zugabe von Kupfersulfat in Wasser ein saurer pH-Wert entsteht.
Eine Überlegung wäre, dass CuSO4 zu Cu 2+ und SO4 2- zerfällt. Möglicherweise würde dann das Cu 2+ mit dem O 2- reagieren, das entseht, wenn das Wasser zerfällt. das SO4 2- würde dann vielleicht mit den H+ Ionen reagieren. Das ist aber doch eher unwahrscheinlich, weil die dann entstehende Schwefelsäure auch stark deproroniert also zerfällt. Oder die H+ Ionen bleiben einfach in Lösung. Beides würde den sauren pH-Wert erklären. aber wahrscheinlich findet auch eine ganz andere Reaktion statt...
Wäre echt super wenn mir jemand weiterhelfen könnte
Viele Grüße
4 Antworten
Cu++ bildet mit Wasser einen Komplex. Dadurch verteilt sich seine pos. Ladung auch über das Wasser und verstärkt die Tendenz, H+ abzuspalten.
Ähnlich bei stark pos. geladenen Metallen wie Fe+++ oder Al+++
vielen Dank schon Mal für die Antwort:) das bedeutet also, dass das SO4 2- keine Rolle spielt bei der sauren Reaktion oder?
Du denkst zu einfach und zu kompliziert zugleich.
Denn ein Salz zerfällt nicht in Ionen, es besteht aus Ionen. Die lösen sich dann, gern in Wasser.
In wässrigen Lösungen sind Ionen von Wassermolekülen umgeben, beim Kupfersulfat weitestgehend auch schon im Feststoff, wenn du vom blauen ausgehst. Das enthält nämlich sog. Kristallwasser.
In wässriger Lösung hast du dann die Ionen Cu²⁺ und SO₄²⁻.
Es bleibt also die Frage, ob eines der Ionen oder beide sauer bzw. basisch sind.
Das Sulfat-Ion ist zwar theoretisch eine Base, aber praktisch kaum bis nicht.
Das Kupfer-Ion ist theoretisch eine sog. Kationsäure. Das Thema wurde ja bereits angesprochen, wenn auch nicht unter diesem Namen.
Kationen mit einem geringem Durchmesser und hoher Ladung sind von Wassermolekülen nicht nur umgeben, sie saugen auch an den Elektronen, sodass in den Wassermolekülen ein Mangel entsteht, der dazu führt, dass sie die Protonen nicht so gut halten können, also Protonen abgeben, also sauer sind.
Das ist, wie gesagt, bei Metallionen mit einem hohen Ladungs-Durchmesser-Verhältnis der Fall. Also bekanntermaßen bei Al³⁺, Fe³⁺ und (in geringerem Maße) auch bei Mg²⁺. Hängt also - so als Spitze - nicht vom Block ab.
Kupfer(II) ist mir in diesem Fall nicht bekannt, als Kationsäure.
Ein pH von 4 erscheint mir nicht plausibel, wahrscheinlich liegt ein Messfehler vor.
vielen Dank für die Mühe. ich bin auch davon ausgegangen, dass ein pH-Wert von vier keinen Sinn macht. Ich habe hier einen Universalindikator verwendet und den Verscuh mehrfach wiederholt und jedes Mal war der pH-Wert bei ca. 4, wenn nicht sogar ein bisschen weniger. Allerdings beruht dieses Ergebnis natürlich nur auf dem rein optischen auswerten.;) Ich habe den Versuch mit einer fehlingeschen Lösung gemacht, also war das Wasser schon in der Lösung.
Sulfat reagiert in Wasser als ganz schwache Base, gemäß
SO₄²⁻ + H₂O ⥃ HSO₄⁻ + OH⁻
(eine 1/mol/l Lösung hat einen pH von 8, also wirklich sehr wenig)
Für eine CuSO₄-Lösung ist das aber irrelevant, weil das Cu²⁺-Ion (wie alle Metallionen außerhalb des s-Blocks) eine Säure ist. Sie ist zwar schwach, aber stärker als Sulfat und dominiert daher das Geschehen. Man kann das so aufschreiben
Cu²⁺ + 2 H₂O → Cu(OH)⁺ + H₃O⁺
aber besser und einsichtsvoller ist es, wenn man berücksichtigt, daß Cu²⁺ in wäßriger Lösung ja als Hexaaquo-Komplex vorkommt, also von 6 H₂O-Molekülen umgeben ist (solche Moleküle in der Peripherie eine Metallions heißen allgemein Liganden). Einer der Liganden kann dann ein H⁺ aufs Wasser übertragen
[Cu(H₂O)₆]⁺ + H₂O → [Cu(OH)(H₂O)₅] + H₃O⁺
Letztlich tut also das Wasser nur, was es immer tut (als Säure reagieren), aber wegen der positiven Ladung des Zentralions Cu²⁺ ist es leichter, ein positives Teilchen H⁺ abzustoßen, und die Liganden-Wassermoleküle sind daher eine Spur saurer als gewöhnliche H₂O-Moleküle.
Ich weiß die Säurekonstante des Cu²⁺-Ions nicht auswendig, aber ich gaube, es kommt letztlich ein pH≈5 heraus.
super, vielen Dank! das hat mir sehr geholfen. :) Der pH war bei mir ca. 4. das kann aber natürlcih auch am Indikator liegen, den ich verwendet habe.
Kupfer-(+II)-ionen bilden in Wasser den Hexaaquakomplex [Cu(H2O)6]2+
Dieser ist eine schwache Säure mit dem pKs = 7,5.
Die Sulfat-Ionen sind die sehr schwache korrespondierende Base zur sehr starken Schwefelsäure, die kaum OH--Ionen bilden. Die Säure überwiegt, das Salz reagiert in Wasser schwach sauer.