Vorhersage von Säure-Base-Reaktionen
Ammoniak ist eine schwache Base und reagiert mit Essigsäure (einer schwachen Säure) unter Bildung von Ammonium- und Acetat-Ionen:
NH3 + CH3COOH 
NH4+ + CH3COO-
Wird Ammoniak mit jeder schwachen Säure reagieren? Angenommen, Natriumhydrogenphosphat (Na2HPO4) wurde zu Ammoniak hinzugefügt. Wird die folgende Reaktion produktbegünstigt sein?
NH3 + HPO42- NH4+ + PO42-
Um diese Frage zu beantworten, betrachten wir die Reaktion von Ammoniak mit Essigsäure und bestimmen, warum sie stattfindet. Bei jeder Säure-Base-Reaktion reagiert eine Säure mit einer Base zu einer anderen Säure und Base:
Der Kb von NH3 ist 1,8 x 10-5 und der Ka von Essigsäure ist 1,8 x 10-5.
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NH3 |
CH3COO- |
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CH3COOH |
NH4+ |
Den Kb von CH3COO- kann man mit dem Ka von CH3COOH berechnen:
Ka x Kb = Kw
Sie können das Ka von NH4+ mit dem Kb von NH3 berechnen:
Ka x Kb = Kw
Gut! Dies zeigt, dass die stärkere Base mit der stärkeren Säure reagiert hat. Dies ist bei Säure-Base-Reaktionen immer der Fall. Wir können auch die Ionisationskonstanten verwenden, um quantitativ zu zeigen, dass dies eine produktbegünstigte Reaktion ist:
Da die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion von Ammoniak und Essigsäure größer als 1 ist, handelt es sich um eine produktbegünstigte Reaktion.
Das Ka von HPO42- beträgt 3,6 x 10-13. Wird die Reaktion zwischen NH3 und HPO42- produkt- oder reaktantenbegünstigt sein?
| Produkt begünstigt | Reaktant begünstigt |
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Erinnern Sie sich, dass die begünstigte Reaktion zwischen der stärksten Säure und der stärksten Base stattfindet.
Gut! Die Ionisationskonstante für HPO42- ist 3,6 x 10-13, die Ionisationskonstante für NH4+ ist 5,6 x 10-10. Daher ist NH4+ die stärkere Säure. Die Ionisationskonstante für NH3 beträgt 1,8 x 10-5, während die Ionisationskonstante für PO43- 2,8 x 10-2 beträgt. Daher ist PO43- die stärkere Base. Die bevorzugte Reaktion findet zwischen der stärkeren Säure und der stärkeren Base statt. Daher wird die Reaktion zwischen NH4+ und PO43- begünstigt sein.
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