Einleitung
In einem dünnwandigen Plastikbecher wird Wasser vorgelegt und konz. Schwefelsäure zugegeben.
Verwendete Chemikalien
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Gefahr |
Ca. 20 mL Schwefelsäure 95–97 %, H2SO4 – 98.08 g/mol Schwefel(VI)-säure, Dihydrogensulfat, Monothionsäure, E 513, Vitriolöl (veraltet) CAS-Nr.: 7664-93-9 – EG-Nr.: 231-639-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304 + P340 + P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. Sigma-Aldrich, 258105, SDB vom 12.08.2021 |
Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
Dünnwandiger Kunststoffbecher, 800-ml-Becherglas breite Form, Schutzscheibe
Versuchsdurchführung
In ein 800-ml-Becherglas wird ein halb mit Wasser gefüllter Kunststoffbecher gestellt. In den Becher wird ca. 20 mL konz. Schwefelsäure gegossen.
Reaktionsgleichung
n H2SO4 + n H2O → n H2SO4 · n H2O + Energie
Säuren können Protonen an Reaktionspartner abgeben. In wässrigen Lösungen reagieren sie mit dem Wasser zu Hydroniumionen (H3O+). Gibt man auf konzentrierte Schwefelsäure Wasser, entsteht schlagartig Schwefelsäure-Hydrat bei Temperaturen bis zu 300 °C (exotherme Reaktion). Da Wasser schon bei 100 °C siedet, verdampft es hier schlagartig und schießt aufgrund des auftretenden Siedeverzugs nach oben. Das bedeutet, dass das Wasser mit der Schwefelsäure Verbindungen eingeht und nicht gleich protolysiert, um mit den Wassermolekülen Hydroniumionen zu bilden. Dieser Vorgang setzt sehr viel Wärme frei. Gibt man die konzentrierte Schwefelsäure in Wasser, verläuft die Hydratbildung langsamer. Die Temperatur steigt dabei trotzdem stark an (bis 180 °C möglich). Wenn die Hydratbildung abgeschlossen ist, kann die Schwefelsäure so weit verdünnt werden, dass sich mit den Wassermolekülen durch die Protonenabgabe Hydroniumionen bilden (H3O+).
Beim Verdünnen von Säuren, gilt deshalb der Leitsatz: »Erst das Wasser, dann die Säure sonst geschieht das Ungeheure!«
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Quellenangaben
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