Wie reagieren die Salze in wässriger Lösung?

Question

obwohl ich vor wenigen Tagen eine ähnliche Aufgabe gestellt habe, bin ich mir meinen Lösungsansätzen nicht sicher. Stimmen meine Argumentationen grundsätzlich ?

Die Aufgabe:

Gib an ie die wässrige Lösung er folgenden Salze reagieren (sauer, neutral, basisch). Folgende pKS-Werte sind bekannt: HCO3- = 10,4; NH4+ = 9,25; HF = 3,14.

(a) Li2CO3

(b) NH4Br

(c) NH4F

Mein Ansatz

(a) Li2CO3 besteht aus dem Anion CO32-, welches die korrespondierende Base der KOhlensäure ist. Kohlensäure ist schwach sauer, deshalb ist CO32- stark basisch. Also reagiert die wässrige Lösung basisch.

(b) NH4Br besteht aus dem Kation NH4+, welches die korrespondierende Säure von Ammoniak ist. Ammoniak ist schwach basisch, deshalb ist NH4+ stark sauer. Also reagier die wässrige Lösung sauer.

(c)  NH4F besteht aus dem Kation NH4+, welches die korrespondierende Säure von Ammoniak ist. Ammoniak ist schwach basisch, deshalb ist NH4+ stark sauer. Also reagier die wässrige Lösung sauer. Allerdings sagt die Musterlösung, die mir vorliegt, dass NH4F sehr schwachs sauer reagiert, während NH4Br nur sauer reagiert. Wie kommt auf diese Aussage ? 

Liebe Grüße

Beagle777

Comments

Hi, here is chemweazle,

Das stimmt alles. Ammoniak ist eine schwache Base, dann ist das Ammoniumion, die konjugierte Säure eine mindestens mittelstarke bis starke Säure.

Bei den folgenden Ammoniumhalogeniden: Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid und NH₄I, sind die Gegenionen, Anionen; in Wasser keine oder sehr schwache Broenstedt-Basen.

Die Säuren: Chlorwasserstoff-(H-Cl),Bromwasserstoff-(H-Br) und Iodwasserstoffsäure(H-I) sind starke Säuren in Wasser und liegen zu 100% vollständig dissoziiert vor.

Beim Ammoniumfluorid ist das anders. Die Flußsäure ist eine schwache Säure, pKs=3,1, schwach wie eine Fruchtsäure: Also HF ist so schwach wie zB.: Citronensäure, Ameisensäure, Essigsäure, Äpfelsäure, Weinsäure etc.

Beim Ammoniumfluorid ist das Anion basisch, wie z.B.: beim Ammoniumacetat, Ammoniumcyanid, Ammoniumcarboxylate etc. Und deshalb ist die Ammoniumfluoridlösung viel weniger sauer, als die Lösungen der anderen Ammoniumhalogenide (NH₄Cl, NH₄Br und NH₄I).

Das die Flußsäure Glas ätzt, hat nichts mit ihrer Säurestärke zu tun. Das Fluoridion greift das Silicium nucleophil an und die Silicium-Sauerstoffbindungen werden gebrochen.

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Hallo, vielen Dank für die Antwort. Habe es verstanden :)

Leider kann ich deine Antwort nicht als "Beste Antwort" auswählen, da mir der Button hierzu nicht angezeigt wird. Ich hole das aber selbstversändlich nach, wenn du deine Antwort als "Antwort" und nicht als "Kommentar" postest.

Liebe Grüße

Beagle777

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Eine Nachrfrage habe ich noch:

"Beim Ammoniumfluorid ist das Anion basisch, wie z.B.: beim Ammoniumacetat, Ammoniumcyanid, Ammoniumcarboxylate etc."

Woher weiß man das ? Muss man das einfach auswendig gelernt haben oder hat das etwas mit der Elektronegtvivtät (die ja bei Fluor) am höchsten ist zu tun ?

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Danke, danke, also man kann ja die Lösungen der Natriumsalze oder Kaliumsalze untersuchen, den pH-Wert mittels Univeralindikatorpapierteststreifen, potentiometr. pH-Wertmessung z.B. mit einer Glaselektrode oder solch eine Lösung mit einer Salzbrücke gegen eine Wasserstoffnullelektrode halten, um zu sehen, daß solche Lösungen durch die Basenreaktionen, leicht alkalisch sind.

Na ja, das freie oder  vom Wasser koordinierte Elektronenpaar des Anions, dessen Wellenfunktion( volles, doppelt mit Elektronen besetztes Orbital, höchstes doppelt besetztes Molekülorbital) HOMO( Highest Occupied Molucular Orbital) überlappt mit der Wellenfunktion des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals des H₃O⁽⁺⁾-Ions oder dem H₉O₄⁽⁺⁾-Ions, dem LUMO( Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Also das Stichwort Grenzorbitalwechselwirkungen

Gruß chemweazle

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Entschuldigung für diese unanschauliche Erklärung, sorry chemweazle

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Danke für deine ausführliche Antwort. Diese Aufgabe stammt aus einer Aufgabensammlung für die 10. Klasse ... auf diesem Niveau könnte man ohne Hintergrunwissen von Orbitalen diese Aufgabe ohne das Wissen, dass im Ammoniufluiorid das Anion basisch ist also nicht lösen  - oder ?

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Man sollte dann schließlich erst 7 Semester Chemie-Lehramtsstudiengang absolviert haben, um dann in die 10. Klasse zu gelangen. Das war wohl mal für die Lehrerfortbildung gedacht.

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Das war wohl mal für die Lehrerfortbildung gedacht.

für die Pädagogen der 10. Klasse ?

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Man sollte dann schließlich erst 7 Semester Chemie-Lehramtsstudiengang absolviert haben, um dann in die 10. Klasse zu gelangen. Das war wohl mal für die Lehrerfortbildung gedacht.

Verstehe nicht, was du damit sagen möchtest...heißt das Thema Orbitale etc. sollte man als 10.Klässler beherrschen können ? Ich habe mich nur bisschen zu Quantenzalen, Orbitalformen und der Ortbitalschreibweise eingelesen, aber in unserem Chemibuch kommt das ganze Thema nicht in diesem Umfang vor

Answer 1

Naja, vielleicht kann ich dir zumindest ein bisschen helfen. Fluorwasserstoffsäure (Flusssäure) ist eine relativ schwache Säure. Also ist die korrespondierende Base der Flusssäure, das Fluorid-Ion relativ stark basisch. Hast du schonmal in die Richtung gedacht, dass ja die Bromwasserstoffsäure eine stärkere Säure, als die Fluorwasserstoffsäure ist, dementsprechend die korrespondierende Base der Bromwasserstoffsäure, das Bromid-Ion, eine schwächere Base ist, als das Fluorid-Ion, und dass, wie soll ich es nennen, die "Ausgleichsrate" zwischen Säure und Base bei Ammoniumfluorid höher ist, als bei Ammoniumbromid. ? Verstehst du, Das Ammonium-Ion, also die korrespondierende Säure von Ammoniak, bleibt gleich stark sauer, nur von den Halogenanionen gibt es ja Unterschiede in der Basenstärke der korrespondierenden Basen der Halogenwasserstoffsäuren Bromwasserstoffsäure und Fluorwasserstoffsäure. Bitte verlasse dich keinesfalls auf die Richtigkeit meiner Überlegungen.

Comments

DANKESCHÖN !

Ich frage mich allerdings warum

Bromwasserstoffsäure eine stärkere Säure, als die Fluorwasserstoffsäure ist

Fluor ist doch elektronegativer als Brom und daher ist doch die Polarisierung stärker was die Abgabe von H erleichtert, daher kann Fluor doch leichter als Protonendonator (= Säure) fungieren oder ?

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Schau Dir auch mal die Atomradien und Bindungsabstände an.

Bei Chemie ist ein effektiver Weg, erstmal ziemlich viel auswendig zu lernen und später die Erklärungen nach und nach zu erarbeiten.

Es hat ziemlich viel mit Hebräisch gemeinsam: Viele Regeln, für jede Regel einige Ausnahmen - für jede Ausnahme noch eine Sonderregel, die wiederum eine Ausnahme hat, die einer weiteren Regel folgt ...

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Schau Dir auch mal die Atomradien und Bindungsabstände an.

Steigt die Ordnungszahl, steigen auch die Atomradien und die  Überlappung der Orbitale wird geringer. Dadurch wird die Bindugs schwächer und die Protonabgabe erleichtert, das heißt die Säurestärke steigt

.... stimmt mein Gedankengang ?

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Sehr gut, das stimmt. Ein 3p-Atomorbital vom Chloratom ueberlappt nicht so stark mit dem 1s-Orbital vom Wasserstoffatom, wie das 2p-Atomorbital vom Fluoratom. Das gilt in der gleichen Reihenfolge fuer die schwächeren Überlappungen der 4p- und 5p-AOs von Brom und Iod. Man kann auch grob sagen, dass je schwaecher Atomorbitalueberlappung ist, um so energiereicher ist die Bindung, als bei vergleichsweise starker Orbitaldurchdringung. Energiereichere Bindungen brauchen weniger Energie für die Spaltung(Dissoziation),als  vergleichsweise energiearme Bindungen z.B.: H-F-Bindung, O-H-Bindung. Auch eine kleine Faustregel, je polarer eine Bindung ist, um so energieaermer ist sie. Beispiele sind Verbrennungsprodukte O=C=O, H₂O Grüße chemweazle und das ist alles Unistoff, fruehestens 2. Semester