Wie weiss mein welches Produkt bei diesen beiden Reaktions entsteht?
Unten seht ihr die Aufgaben mit den Lösungen, ich verstehe aber nicht woher man wissen kann, das die beiden Edukte zu diesen Produkte reagieren
2 Antworten
In a) findet einfach ein Wechsel statt, Phosphat wird zu Hydrogenphosphat und Hydrogencarbonat wird zu Carbonat. In b) liegt mit Essigsäure eine Säure vor. Diese gibt ein Proton ab, protoniert damit Ammoniak zu Ammonium und wird selbst zum Acetat.
K3PO4 reagiert als Base
Nein, nicht das Salz reagiert, es reagieren hier nur die Anionen. Kalium macht während der ganzen Reaktion eigentlich gar nichts.
Als Erstes sollte man sich darüber Gedanken machen woraus die Salze in Aufgabe a) bestehen. Gibt man Salze in ein geeignetes Lösemittel können sie zerfallen. Kaliumphosphat K₃PO₄ zerfällt in positiv geladene Kalium-Kationen und dreifach negativ geladene Phosphat-Anionen:
K₃PO₄ ⟶ 3 K⁺ + PO₄³⁻
Kaliumhydrogencarbonat zerfällt ebenfalls in Kalium-Kationen und einfach negativ geladene Hydrogencarbonat-Ionen:
KHCO₃ ⟶ K⁺ + HCO₃⁻
Insgesamt sind in der Lösung dann Kalium-Kationen K⁺, Phosphat-Anionen PO₄³⁻ und Hydrogencarbonat-Anionen HCO₃⁻ vorhanden. Die eigentliche Reaktion findet nun zwischen den Phosphat-Anionen und den Hydrogencarbonat-Anionen statt. Sie können sich eine Base, als einen Stoff merken, der Protonen aufnimmt.
Das Phosphat-Anion PO₄³⁻ ist eine starke Base. Das Hydrogencarbonat-Anion HCO₃⁻ kann ein Proton (H⁺) auf ein Phosphat-Anion übertragen. Dabei findet folgende Reaktion statt:
PO₄³⁻ + HCO₃⁻ ⟶ HPO₄²⁻ + CO₃²⁻
und es entstehen zweifach negativ geladene Hydrogenphosphat-Anionen HPO₄²⁻ und zweifach negativ geladene Carbonat-Anionen CO₃²⁻. Die umgekehrte Richtung wäre weniger bevorzugt, da bei der umgekehrten Reaktion nun das neue Hydrogenphosphat-Anion HPO₄²⁻ ein Proton auf ein Carbonat-Anion CO₃²⁻ übertragen müsste. Carbonat ist aber eine schwächere Base als Phosphat, d.h. es nimmt nicht so bereitwillig Protonen auf wie Phosphat es tut.
Wie Sie sehen hat hier auch eine Änderung der Ladung stattgefunden. Das dreifach negativ geladene Phosphat-Anion PO₄³⁻ hat ein Proton H⁺, also einen einfach positiven Ladungsträger erhalten. Das neu gebildete Hydrogenphosphat-Anion HPO₄²⁻ ist jetzt nur noch zweifach negativ geladen. Das einfach negativ geladene Hydrogencarbonat-Anion HCO₃⁻ hat ein positives Proton abgegeben. Das daraus resultierende Carbonat-Anion CO₃²⁻ hat nun also eine zweifach negative Ladung.
Liegt das daran das K "irrelevant" ist und sich einfach der Ladung von HPO^-2 und CO^-2 anpasst nach der Salzformel?
Ja, sozusagen. Die Kalium-Kationen agieren hier nur als Gegenionen zu den Anionen. Sie halten sich zusammen mit den Anionen in der Lösung auf und stabilisieren diese, nehmen selbst aber nicht an der Reaktion teil. Nachdem die Anionen reagiert sind, liegen die Kalium-Kationen immer noch vor. Wenn die Ionen nach der Reaktion aber vom Lösemittel getrennt werden, ordnen sich die Ionen wieder zu Salzkristallen an. Da es aber in der Reaktion zu einer Veränderung der Ladung gekommen ist, verbinden sich die neu gebildeten Anionen mit einer anderen Anzahl an Kalium-Kationen.
Vor der Reaktion lag ein dreifach negativ geladenes Phosphat-Anion PO₄³⁻ vor. Diese Ladung muss folglich mit drei positiven Ladungen kompensiert werden und da Kalium-Kationen immer einfach positiv geladen sind, kommen auf ein Phosphat-Anion drei Kalium-Kation. Die Formel von Kaliumphosphat lautet also K₃PO₄.
Nach der Reaktion lag dann nur noch ein zweifach negativ geladenes Hydrogenphosphat-Anion HPO₄²⁻ (das Phosphat-Anion hatte ja in der Reaktion ein Proton H⁺ aufgenommen) vor. Diese Ladung muss mit zwei positiven Ladungen kompensiert werden, also kommen auf ein Hydrogenphosphat-Anion nur noch zwei Kalium-Kation. Die Formel von Kaliumhydrogenphosphat lautet also K₂HPO₄..
Wenn bei a) Unsicherheit besteht, kann man auch die Basenstärken der Ionen (anhand der pKb-Werte) betrachten, Phosphat ist eine stärkere Base als Carbonat. Phosphat nimmt also eher ein Proton auf und bildet Hydrogenphosphat als Carbonat Hydrogencarbonat bildet.
Um zu wissen, welche Reaktionen überhaupt ablaufen können, muss man wissen, wie die Edukte im Prinzip als Basen bzw. Säuren reagieren können.
Um zu wissen, ob eine Reaktion freiwillig abläuft, braucht man die Säuren- bzw. Basenstärken von Edukten und allen denkbaren Produkten.
Beim Phosphat ist es eindeutig, welche Reaktion stattfinden kann - es hat kein Proton mehr und kann deshalb nur als Base reagieren. Ob die Reaktion vollständig abläuft, hängt davon ab, wie stark Phosphat als Base, Monohydrogenphosphat als Säure, Hydrogencarbonat als Säure und Carbonat als Base ist. Weiter reagieren geht nicht, da Carbonat keine Säure mehr ist.
Essigsäure kann im Prinzip auch als Base reagieren, aber nur in Gegenwart von sehr, sehr starken Säuren. Ammoniak kann auch als Säure reagieren, aber nur in Gegenwart von ziemlich starken Basen. Ammoniak ist in Wasser eine schwache Base (also bestimmt keine Säure) und Essigsäure eine mittelstarke Säure (also bestimmt keine Base). Damit ist nur die hier gezeigte Reaktion möglich. Weiter reagieren geht nicht, da Acetat keine Säure mehr ist.
Die Reaktion von Essigsäure und Ammoniak kann übrigens auch wasserfrei ablaufen, das ändert nichts am Prinzip der Reaktionen.
Vielen Dank! Hab denke ich jetzt das meiste Verstanden, aber was mir noch unklar ist, K3PO4 reagiert als Base nimmt also Protonen auf und KHCO3 gibt sein H als säure ab. Aber warum gibt K3PO4 noch ein K an KCO3 ab? Dieser schritt mach für mich kein Sinn :)