2.3 Die Vielfalt der Säuren und ihrer Lösungen 31 Schwach saure Reaktion der Kohlensäure Kohlenstoffdioxid ergibt mit Wasser eine sauer reagierende Lösung (LV1), die als Kohlensäure bekannt ist. Warum ist die Säurewirkung eines Mineralwassers aber kaum wahrnehmbar? Nur etwa 1 % der Kohlenstoffdioxid-Moleküle setzen sich mit WasserMolekülen zu Kohlensäure-Molekülen H2CO3 um. Kohlensäure ist nur in wässriger Lösung beständig und wird beim Erhitzen unter Abgabe von Kohlenstoffdioxid zersetzt (LV2): H2CO3(aq) CO2(g) + H2O(l) Im Gegensatz zu den uns bekannten starken Säuren, Wasserstoffchlorid und Schwefelsäure, ist Kohlensäure eine sehr schwache Säure: Kohlensäure-Moleküle haben eine geringe Neigung, Protonen an Wasser-Moleküle abzugeben (B3). Beim Lösen von Kohlenstoffdioxid in Wasser und bei der Reaktion von Kohlensäure mit Wasser finden folgende Vorgänge statt: Lösung von Kohlenstoffdioxid in Wasser (Hydratation): CO2(g) CO2(aq) Reaktion von Kohlenstoffdioxid mit Wasser: CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq) 1. Stufe der Protolyse: H2CO3(aq) + H2O(l) H3O +(aq) + HCO3 –(aq) Hydrogencarbonat-Ion 2. Stufe der Protolyse: HCO3 –(aq) + H2O(l) H3O +(aq) + CO3 2–(aq) Carbonat-Ion Der zweite Protonenübergang ist wenig begünstigt. Das Hydrogencarbonat-Ion ist ein schwächerer Protonendonator als das KohlensäureMolekül. Daher sind in Mineralwässern praktisch keine Carbonat-Ionen enthalten. Saure Reaktion von Salzen Auch das Salz Ammoniumchlorid reagiert in wässriger Lösung sauer (V4): 1. Hydratation: NH4Cl(s) NH4 +(aq) + Cl–(aq) 2. Protolyse: NH4 +(aq) + H2O(l) H3O +(aq) + NH3(aq) Ammonium-Ion Ammoniak-Molekül Hier dient das Ammonium-Ion als Protonendonator: Auch positiv geladene Molekül-Ionen, die Wasserstoff-Atome enthalten, (hier das NH4 +Ion) können als Säuren wirken. B3 Das Kohlensäure-Molekül protolysiert in zwei Stufen (Modell). N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s