Jaki jest związek między wodorowęglanem sodu a kwasem siarkowym?
Wodorowęglan sodu i kwas siarkowy są odpowiednio kwaśną solą mocnej zasady i mocnego kwasu. Interakcja między dwiema substancjami jest kategorycznie nazywana „reakcją neutralizacji”. Teoretycznie połączenie dwóch cząsteczek wodorowęglanu sodu i jednej cząsteczki kwasu siarkowego da w wyniku jedną cząsteczkę siarczanu sodu i dwie cząsteczki kwasu węglowego. W rzeczywistości jednak kwas węglowy w tym środowisku jest niestabilny i dlatego nie pozostaje w roztworze, ale szybko dysocjuje na wodę i gazowy dwutlenek węgla, który ucieka do atmosfery. Ogólnie, reakcję zapisano 2 NaHCO3 + H 2SO 4 → Na 2SO 4 + 2 H 2 O + 2 CO 2 ↑.
Kwas siarkowy należy do najsilniejszych z kwasów nieorganicznych lub „mineralnych”. W przeciwieństwie do wielu innych mocnych kwasów, takich jak kwas azotowy (HNO 3 ) i kwas solny (HCl), kwas siarkowy zawiera w swojej strukturze dwa atomy wodoru. W roztworze mają one postać jonów wodorowych. Gdy oba jony wodoru zostaną zastąpione lub zneutralizowane, powstały produkt jest pełną solą, jak na przykład siarczan potasu (K2SO4). Z drugiej strony, jeśli zastąpiony zostanie tylko jeden jon wodoru, produktem jest półsól, czasami nazywana solą kwasową - w tym przypadku wodorosiarczanem potasu (KHSO 4 ), być może lepiej znanym jako wodorosiarczan potasu.
Teraz będzie jasne, że wodorowęglan sodu jest właśnie taką solą kwasową lub półsolną i wynika z neutralizacji tylko jednego dostępnego jonu wodorowego znalezionego w jego macierzystym kwasie węglowym (H 2 CO 3 ). Kwas ten poddaje się częściowej reakcji zobojętnienia NaOH + H2O3 → NaHCO3 + H2O, a nie 2 NaOH + H2O3 → Na2CO3 + 2 H2O, przy czym ten ostatni oznacza całkowite zobojętnienie. Połączenie między wodorowęglanem sodu i kwasem siarkowym polega zatem na częściowym zobojętnieniu kwaśno-soli mocnej zasady silnym kwasem. Inną możliwością jest częściowe zobojętnienie nie kwasu siarkowego, ale wodorowęglanu sodu, w celu wytworzenia wodorosiarczanu sodu za pomocą równania reakcji NaHCO3 + H2SO4 → NaHSO4 + H2O + CO2 ↑.
Te dwa związki, wodorowęglan sodu i kwas siarkowy, mają duże znaczenie przemysłowe. Kwas siarkowy jest stosowany komercyjnie w produkcji nawozów, w stali, w akumulatorach ołowiowo-kwasowych i do rafinacji ropy naftowej. Wodorowęglan sodu jest ogólnie bezpieczny w obsłudze i jest użyteczny w przypadku wycieków kwasu, zwłaszcza wycieków kwasu siarkowego. Ma to również znaczenie w przygotowaniu żywności, w postępowaniu z niektórymi małymi pożarami oraz w higienie i medycynie. Produkt pełnego zobojętnienia między wodorowęglanem sodu i kwasem siarkowym, siarczanem sodu, jest bogatym produktem ubocznym niektórych innych procesów przemysłowych.