Die Neutralisation

Reagiert eine saure Lösung mit einer basischen Lösung, so entstehen Wasser und ein Salz. Wenn man z.B. Salzsäure und Natriumlauge miteinander reagieren lässt, heben sich die saure bzw. basischen Eigenschaften gegeneinander auf.

$$H_3O^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)} + Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow 2H_2O_{(l)} + Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$$

Bei der Reaktion wird ein Proton vom Hydroniumion auf das Hydroxidion übertragen. Daher handelt es sich um eine Säure-/Basereaktion. Die Gegenionen $Na^+$ und $Cl^-$ bleiben unverändert. Wenn man das Wasser entfernt, entsteht der Feststoff Natriumchlorid $NaCl$.

Salzsäure ist eine wässrige Lösung von Chlorwasserstoff $HCl_{(g)}$ in Wasser $H_2O_{(l)}$. Die eigentliche Brönstedtsäure ist dabei der Chlorwasserstoff $HCl$. Er kann ein Proton abgeben. Chlorwasserstoff ist eine einprotonige Säure. Es gibt auch mehrprotonige (mehrwertige) Säuren - gleiches gilt für Basen.

Ein Schwefelsäuremolekül reagiert mit zwei Wassermolekülen zu zwei Hydroniumionen und einem Sulfation. $$H_2SO_{4(l)} + 2H_2O_{(l)} \rightarrow 2H_3O^+_{(aq)} + SO_{4 (aq)}^{2-}$$

Ein Schwefelsäuremolekül reagiert mit einem Wassermolekül zu einem Hydroniumion und einem Hydrogensulfation. $$(1) H_2SO_{4(l)} + H_2O_{(l)} \rightarrow H_3O^+_{(aq)} + HSO_{4(aq)}^{-}$$

Ein Hydrogensulfation reagiert mit einem Wassermolekül zu einem Hydroniumion und einem Sulfation. $$(2) HSO_{4(aq)}^{-} + H_2O_{(l)} \rightarrow H_3O^+_{(aq)} + SO_{4 (aq)}^{2-}$$

Ein Phosphosäuremolekül reagiert mit drei Wassermolekülen zu drei Hydroniumionen und einem Phosphation. $$H_3PO_{4(aq)} + 3H_2O_{(l)} \rightleftharpoons 3H_3O^+_{(aq)} + PO_{4(aq)}^{3-}$$

Ein Phosphosäuremolekül reagiert mit einem Wassermolekül zu einem Hydroniumion und einem Dihydrogenphoshation. $$(1) H_3PO_{4(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + H_2PO_{4(aq)}^{-}$$

Ein Dihydrogenphoshation reagiert mit einem Wassermolekül zu einem Hydroniumion und einem Hydrogenphoshation. $$(2) H_2PO_{4(aq)}^{-} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + HPO_{4(aq)}^{2-}$$

Ein Hydrogenphoshation reagiert mit einem Wassermolekül zu einem Hydroniumion und einem Phosphation. $$(3) HPO_{4(aq)}^{-} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + PO_{4(aq)}^{3-}$$

Hydroxide bilden in Wasser Hydroxidionen, die als Base fungieren können. Je höher die Wertigkeit des beteiligten Metallions, desto mehr Hydroxidionen können gebildet werden.

$$NaOH_{(s)} \rightleftharpoons Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$$ $$Ba(OH)_{2(s)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(aq)} + 2OH^-_{(aq)}$$ $$Al(OH)_{3(s)} \rightleftharpoons Al^{3+}_{(aq)} + 3OH^-_{(aq)}$$

Die einzelnen Protonierungsstufen der Phosphorsäure (eher schwache Säure) sind im Gegensatz zu denen der Schwefelsäure (starke Säure) Gleichgewichtsreaktion. So kann z.B. das Hydrogenphosphationen als Base durchaus zwei Protonen aufnehmen:

$$2H_3O^+_{(aq)} + HPO_{4(aq)}^{2-} \rightleftharpoons 2H_2O_{(l)} + H_3PO_{4(aq)}$$

Bei Redoxreaktion müssen Elektronen ausgeglichen werden, weil es sich um Elektronenübertragungsreaktionen handelt. Bei Säure-/Basereaktionen müssen Hydroniumionen als Träger der Protonen ausgeglichen werden, da es sich im Protonenübertragungsreaktionen handelt.

Eine saure Lösung von Phosphorsäure soll mit einen basischen Lösung von Calciumhydroxid neutralisiert werden.

Reaktionsgleichungen für die Prozesse bei Hinzugabe der Phosphorsäure und des Calciumhydroxids zu Wasser formulieren. Dabei wird die vollständige Reaktion angenommen. $$H_3PO_{4(aq)} + 3H_2O_{(l)} \rightleftharpoons 3H_3O^+_{(aq)} + PO_{4(aq)}^{3-}$$ $$Ba(OH)_{2(s)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(aq)} + 2OH^-_{(aq)}$$