Welche Verbindung besteht zwischen Natriumbicarbonat und Schwefelsäure?
Natriumbicarbonat und Schwefelsäure sind jeweils das Säuresalz einer starken Base und einer starken Säure. Die Wechselwirkung zwischen den beiden Substanzen wird kategorisch als "Neutralisationsreaktion" bezeichnet. Theoretisch ergibt die Kombination von zwei Molekülen Natriumbicarbonat und einem Molekül Schwefelsäure ein Molekül Natriumsulfat und zwei Moleküle Kohlensäure. Tatsächlich ist die Kohlensäure in dieser Umgebung jedoch instabil und bleibt daher nicht in Lösung, sondern dissoziiert schnell in Wasser und Kohlendioxidgas, wobei letztere in die Atmosphäre entweicht. Insgesamt ist die Reaktion 2 NaHCO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H 2 O + 2 CO 2 ↑ geschrieben.
Schwefelsäure gehört zu den stärksten anorganischen oder "mineralischen" Säuren. Im Gegensatz zu vielen anderen starken Säuren wie Salpetersäure (HNO 3 ) und Salzsäure (HCl) enthält Schwefelsäure in ihrer Struktur zwei Wasserstoffatome. In Lösung liegen diese in Form von Wasserstoffionen vor. Wenn beide Wasserstoffionen ersetzt oder neutralisiert werden, ist das resultierende Produkt ein volles Salz, wie beispielsweise Kaliumsulfat (K 2 SO 4 ). Wenn andererseits nur ein Wasserstoffion ersetzt wird, ist das Produkt ein Halbsalz, gelegentlich als Säuresalz bezeichnet - in diesem Fall Kaliumhydrogensulfat (KHSO 4 ), vielleicht besser bekannt als Kaliumbisulfat.
Es wird nun klar sein, dass Natriumbicarbonat genau ein solches Säure-Salz oder Halbsalz ist und aus der Neutralisation von nur einem verfügbaren Wasserstoffion resultiert, das in seiner Mutter, der Kohlensäure (H 2 CO 3 ), gefunden wird. Diese Säure durchläuft die Teilneutralisationsreaktion NaOH + H 2 CO 3 → NaHCO 3 + H 2 O anstelle von 2 NaOH + H 2 CO 3 → Na 2 CO 3 + 2 H 2 O, wobei letztere eine vollständige Neutralisation darstellt. Die Verbindung zwischen Natriumbicarbonat und Schwefelsäure ist somit eine teilweise Neutralisation eines Säuresalzes einer starken Base durch eine starke Säure. Eine andere Möglichkeit ist die teilweise Neutralisation nicht von Schwefelsäure, sondern von Natriumbicarbonat, um Natriumbisulfat über die Reaktionsgleichung NaHCO 3 + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + H 2 O + CO 2 zu erzeugen.
Die beiden Verbindungen Natriumbicarbonat und Schwefelsäure sind industriell von großer Bedeutung. Schwefelsäure wird kommerziell bei der Herstellung von Düngemitteln, in Stahl, in Bleibatterien und zur Erdölraffination verwendet. Natriumbicarbonat ist im Allgemeinen sicher zu handhaben und eignet sich zum Umgang mit verschütteten Säuren, insbesondere mit verschütteter Schwefelsäure. Es ist auch bei der Zubereitung von Lebensmitteln, beim Umgang mit bestimmten kleinen Bränden sowie in der Hygiene und in der Medizin von Bedeutung. Das vollständige Neutralisationsprodukt zwischen Natriumbicarbonat und Schwefelsäure, Natriumsulfat, ist ein häufiges Nebenprodukt bestimmter anderer industrieller Prozesse.