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Reaktion Eisen mit Schwefelsäure, Oxonium-Ion oder H-Ion
 
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Stadtreh



Anmeldungsdatum: 08.09.2020
Beiträge: 12

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 13:04    Titel: Reaktion Eisen mit Schwefelsäure, Oxonium-Ion oder H-Ion Antworten mit Zitat

Hallo, ich bin ein Chemie-Anfänger, und gerade bei dem Thema der Entstehung von Salzen angekommen.
Dort wird erläutert, dass sich Metalle in Säuren lösen, dabei entsteht ein entsprechendes Salz und Wasserstoff-Gas wird freigesetzt.
Als Beispiel wird die Reaktion von Eisen und Schwefelsäure betrachtet:

bzw.


Gibt Eisen hier seine zwei Valenzelektronen ab, welche sich mit den Wasserstoff-Ionen (Proton) verbinden?

Das würde von der Formel passen, ABER ich dachte ist eine andere Schreibweise für das Oxonium-Ion, also , zumindest wenn die Säure in einer wässrigen Lösung vorhanden ist.
Handelt es sich hier also um eine reine Säure?
Nobby
Administrator


Anmeldungsdatum: 20.10.2014
Beiträge: 3959
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 13:24    Titel: Antworten mit Zitat

Nein H+ und H3O+ sind äquivalent. H+ gibt es frei praktisch nicht, sondern es gesellt sich zu Wasser und bildet H3O+ und höhere Einheiten wie H5O2 + und andere. Für die Tafelchemie reicht es aber mit H+ zu arbeiten.
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 13:26    Titel: Säure Antworten mit Zitat

Eisen als unedles Metall(vgl. elektrochemische Spannungsreihe) wird von ausreichend starken Säuren zu Eisen(II) oxidiert,dabei wird der acide Wasserstoff der Säuren zu H2 reduziert.
Man kann für Brönstedsäuren entsprechende Dissoziaotiondgleichungen aufstellen,wo die heterolytische Dissaoziation der H-A-bindung in H+ und A- sehr verinfacht dargestellt werden kann.
Aus didaktischen Gründen wurde für Dissoziation in wärigen Lösungen das Oxoniumion des Wassers formuliert,was aber von der Realität noch weit entfernt ist.
Oft wird bei solchen Reaktionsgleichungen auch darauf verzichtet,das Wasser explizit zu nennen,dennoch wäre die Umsetzung von
Fe + H2SO4 in der Regel als Reaktion in wäßriger Lösung zu verstehen.
Auch bei anderen Säuren wie Salzsäure reicht die einfache Form wie "HCl".
In welcher Form ihr das darstellen sollt,hängt von der genauen Aufgabenstellung ab und davon,wie igr bisher sowas gelernt habt.
Beachte,da Eisen hier mit Schwefelsäure nur zu Eisen(II) reagiert,unter stärker oxidierenden Bedingungen(z.B. mit konz. HNO3) kann Oxidation zum Eisen(III) erfolgen,begleitet von einer Reduktion des Komplexanions wie Nitrat.

AC-Gast.
Stadtreh



Anmeldungsdatum: 08.09.2020
Beiträge: 12

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 17:24    Titel: Antworten mit Zitat

Nobby hat Folgendes geschrieben:
Nein H+ und H3O+ sind äquivalent. H+ gibt es frei praktisch nicht, sondern es gesellt sich zu Wasser und bildet H3O+ und höhere Einheiten wie H5O2 + und andere. Für die Tafelchemie reicht es aber mit H+ zu arbeiten.


Wäre folgende Reaktionsgleichung also äquivalent



Dann würde bei dieser Reaktion also auch noch Wasser entstehen? Denn sonst hätte man auf der linken Seite 2*3 mol Wasserstoffatome und auf der rechten Seite nur 2 mol Wasserstoffatome.
Nobby
Administrator


Anmeldungsdatum: 20.10.2014
Beiträge: 3959
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 17:36    Titel: Antworten mit Zitat

Ja richtig.

Mit H3O+ schleppt man immer ein H2O + H+ mit sich herum, was natürlich in der korrekten Reaktionsgleichung als Wasser auftauchen muss.
Stadtreh



Anmeldungsdatum: 08.09.2020
Beiträge: 12

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 17:50    Titel: Antworten mit Zitat

Nobby hat Folgendes geschrieben:
Ja richtig.

Mit H3O+ schleppt man immer ein H2O + H+ mit sich herum, was natürlich in der korrekten Reaktionsgleichung als Wasser auftauchen muss.


Danke für deine Hilfe :)
Stadtreh



Anmeldungsdatum: 08.09.2020
Beiträge: 12

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 17:55    Titel: Antworten mit Zitat

AC-Gast hat Folgendes geschrieben:
Eisen als unedles Metall(vgl. elektrochemische Spannungsreihe) wird von ausreichend starken Säuren zu Eisen(II) oxidiert,dabei wird der acide Wasserstoff der Säuren zu H2 reduziert.
Man kann für Brönstedsäuren entsprechende Dissoziaotiondgleichungen aufstellen,wo die heterolytische Dissaoziation der H-A-bindung in H+ und A- sehr verinfacht dargestellt werden kann.
Aus didaktischen Gründen wurde für Dissoziation in wärigen Lösungen das Oxoniumion des Wassers formuliert,was aber von der Realität noch weit entfernt ist.
Oft wird bei solchen Reaktionsgleichungen auch darauf verzichtet,das Wasser explizit zu nennen,dennoch wäre die Umsetzung von
Fe + H2SO4 in der Regel als Reaktion in wäßriger Lösung zu verstehen.
Auch bei anderen Säuren wie Salzsäure reicht die einfache Form wie "HCl".
In welcher Form ihr das darstellen sollt,hängt von der genauen Aufgabenstellung ab und davon,wie igr bisher sowas gelernt habt.
Beachte,da Eisen hier mit Schwefelsäure nur zu Eisen(II) reagiert,unter stärker oxidierenden Bedingungen(z.B. mit konz. HNO3) kann Oxidation zum Eisen(III) erfolgen,begleitet von einer Reduktion des Komplexanions wie Nitrat.

AC-Gast.


Danke schon mal :)
Oxidation kommt erst im nächsten Kapitel dran, werde deine Antwort dann nochmal besser verstehen können. Werde die Woche eventuell nochmal 1-2 Rückfragen stellen.

AC-Gast hat Folgendes geschrieben:
Aus didaktischen Gründen wurde für Dissoziation in wässrigen Lösungen das Oxoniumion des Wassers formuliert,was aber von der Realität noch weit entfernt ist.
Oft wird bei solchen Reaktionsgleichungen auch darauf verzichtet,das Wasser explizit zu nennen,dennoch wäre die Umsetzung von
Fe + H2SO4 in der Regel als Reaktion in wässriger Lösung zu verstehen.
Auch bei anderen Säuren wie Salzsäure reicht die einfache Form wie "HCl".

AC-Gast.


Wenn gesagt wird, dass die Reaktion in wässriger Lösung stattfindet, wie würde man das eigentlich formulieren?
Müssten dann noch die -Ionen und Moleküle des Lösungsmittels auf der linken und rechten Seite notiert werden? Wasser hat eine sehr kleine Dissoziierungskonstante, also ist die Konzentration an Wassermolekülen sehr viel höher als von den zugehörigen Ionen.
Aber welche Anzahl "X" -Moleküle müsste ich auf der linken Seite angeben? "X" soll hier eine Variable darstellen.
Was passiert mit den Ionen? Es müssen ja genau so viele Ionen im reinem Lösungsmttel Wasser vorkommen, wie Oxonium-Ionen.

Diese Überlegungen ergeben, nach meinem aktuellen Kenntnisstand folgende Reaktionsgleichung:
Nobby
Administrator


Anmeldungsdatum: 20.10.2014
Beiträge: 3959
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 18:09    Titel: Antworten mit Zitat

Nein, man macht nur eine Note.

Das Wasser nimmt an vielen Reaktionen nicht Teil. Wenn es teil nimmt taucht es in der Gleichung auf.

Man schreibt oft H2O über den Reaktionspfeil oder setzt ein ( aq) als Index hinter der Summenformel. aq bedeutet aqua = Wasser
Stadtreh



Anmeldungsdatum: 08.09.2020
Beiträge: 12

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 21:40    Titel: Antworten mit Zitat

Nobby hat Folgendes geschrieben:


Das Wasser nimmt an vielen Reaktionen nicht Teil. Wenn es teil nimmt taucht es in der Gleichung auf.



Aber wenn das Lösungsmittel Wasser ist, hat man doch immer auch eine gewisse Menge an -Ionen und Oxonium-Ionen. In der Reaktionsgleichung beachtet man nur die Oxonium-Ionen vom Lösungsmittel Wasser, aber nicht die -Ionen.
Warum sind die -Ionen vernachlässigbar?

Die Anionen im Wasser haben doch immer das Potential mit anderen Kationen zu reagieren. Es würde für mich nur Sinn ergeben, wenn die Reaktionslust (sry, für das schwammige Wort) von den -Anionen sehr gering bei den gegebenen Partnern ist.

Könnte nicht z.B. mit reagieren?
Nobby
Administrator


Anmeldungsdatum: 20.10.2014
Beiträge: 3959
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 22:07    Titel: Antworten mit Zitat

Da verwechselt Du was. Wasser reagiert in der Tat

2 H2O => H3O + + OH-

Aber hier liegt Schwefelsäure in Wasser vor.

2 H2O + H2SO4 => 2 H3O+ + SO4 2-

Da liegen dann H3O+ und SO4 2- Ionen vor, aber so gut wie keine OH-.

In der Reaktionsgleichung tauchen nur die Ionen auf, die oben schon beschrieben wurden.
Stadtreh



Anmeldungsdatum: 08.09.2020
Beiträge: 12

BeitragVerfasst am: 15. Sep 2020 23:31    Titel: Antworten mit Zitat

Nobby hat Folgendes geschrieben:
Da verwechselt Du was. Wasser reagiert in der Tat

2 H2O => H3O + + OH-

Aber hier liegt Schwefelsäure in Wasser vor.

2 H2O + H2SO4 => 2 H3O+ + SO4 2-

Da liegen dann H3O+ und SO4 2- Ionen vor, aber so gut wie keine OH-.

In der Reaktionsgleichung tauchen nur die Ionen auf, die oben schon beschrieben wurden.


Ah, man gibt die Schwefelsäure ins Wasser, diese dissoziirt Protonen, wodurch die Konzentration der Oxonium-Ionen steigt.
Gleichzeitig folgt aus dem Ionenprodukt für Wasser, dass die Konzentration der OH- Ionen sinken muss.
Da die Schwefelsäure eine starke Säure ist, also in wässriger Lösung fast vollständig dissoziirt, sinkt der Anteil an OH- Ionen so stark, dass diese vernachlässigbar werden.

Hoffe, das ist richtig erklärt.
Nobby
Administrator


Anmeldungsdatum: 20.10.2014
Beiträge: 3959
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 16. Sep 2020 08:21    Titel: Antworten mit Zitat

Ja so kann man das sagen.
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