2.7 Neutralisation und Indikatoren 39 Was geschieht, wenn eine saure mit einer alkalischen Lösung (und umgekehrt) vermischt wird? Kann man die dabei ablaufenden Vorgänge sichtbar machen? Wenn ja – wie? In V1 untersuchen wir das Verhalten von Säuren und Basen in wässriger Lösung bei Zugabe des jeweiligen „Gegenspielers“. Alle Farbänderungen in den Reagenzgläsern 2 bis 5 haben eine Gemeinsamkeit: Bei einer bestimmten Portion zugetropfter Natronlauge bzw. Salzsäure zeigen alle Lösungen in den Reagenzgläsern eine neutrale Reaktion an, genau wie das destillierte Wasser in Reagenzglas 1. Setzt man das Zutropfen über diesen „Neutralpunkt“ hinaus fort, so „kippt“ die Reaktion der Lösung „um“, d.h. sie verändert sich von sauer nach alkalisch (Rggl. 2 und Rggl. 3) bzw. von alkalisch nach sauer (Rggl. 4 und Rggl. 5). Unterbricht man bei Reagenzglas 2 das Zutropfen, wenn die Lösung neutrale Reaktion zeigt, und dampft die Lösung ein, so verbleibt ein fester, weißer Rückstand (V2), das Salz Natriumchlorid. Die Reaktion, die im Reagenzglas 2 von V1 und in V2 stattgefunden hat, kann folgendermaßen formuliert werden: H3O +(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + OH–(aq) Ionen der Salzsäure Ionen der Natronlauge 2H2O(l) + Na +(aq) + Cl–(aq) Begleitionen Die unveränderten Begleitionen bilden beim Eindampfen der Lösung Natriumchlorid (V2). Lässt man die Begleitionen in der Reaktionsgleichung weg, erhält man diejenige Gleichung, die allen Veränderungen in den Reagenzgläsern 2 bis 5, die durch die Farbumschläge sichtbar werden, gemeinsam ist und diese beschreibt (B4): H3O +(aq) + OH–(aq) 2H2O(l) Es reagieren Oxonium-Ionen mit Hydroxid-Ionen zu Wasser-Molekülen. Aus einer sauren Lösung und einer alkalischen Lösung wird eine Lösung mit neutraler Reaktion, weshalb dieser Vorgang Neutralisation1 heißt. Sie verläuft exotherm. Das Oxonium-Ion ist die stärkste Säure, das Hydroxid-Ion die stärkste Base in wässriger Lösung. Daher kann die Rückreaktion der Neutralisa tion, die Autoprotolyse der Wasser-Moleküle (vgl. Kap. 2.4), in der Praxis vernachlässigt werden. Die Neutralisation ist eine Säure-Base-Reaktion, eine Protolyse (B4). Es entstehen Wasser und das entsprechende Salz. Um den Stoffumsatz einer bestimmten Neutralisation hervorzuheben, formuliert man die Reaktionsgleichung mit Molekülbzw. Verhältnisformeln: HCl(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + NaCl(aq) (Rggl. 2 und 4) H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) 2H2O(l) + Na2SO4(aq) (Rggl. 3) NH4OH(aq) + HCl(aq) H2O(l) + NH4Cl(aq) (Rggl. 5)2 Das Ende einer Neutralisation kann anhand des Farbumschlags eines geeigneten Indikators einfach und deutlich festgestellt werden. B4 Die Neutralisation als Protolyse Schlüsselbegriffe Neutralisation, Säure-Base-Reaktion (Protolyse) 1 von neutrum (lat.) = keines von beidem; 2 Die wässrige Lösung von Ammoniumhydroxid NH4OH(aq) entspricht formal der wässrigen Lösung von Ammoniak NH3(aq), da in ihr Ammonium-Ionen NH4 +(aq) und Hydroxid-Ionen OH–(aq) vorliegen (vgl. 2.4). N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d C .C . B u c h n e r V e rl a g s