Welk type reactie treedt op wanneer zwavelzuur reageert met een alkalische?

Als je ooit azijn (dat azijnzuur bevat) en natriumbicarbonaat, wat een base is, hebt gemengd, heb je eerder een zuur-base- of neutralisatiereactie gezien. Net als de azijn en de baking soda, wanneer zwavelzuur wordt gemengd met een base, zullen de twee elkaar neutraliseren. Dit soort reactie wordt een neutralisatiereactie genoemd.

Chemici definiëren zuren en basen op drie verschillende manieren, maar de meest bruikbare alledaagse definitie beschrijft een zuur als een stof die waterstofionen wil afstaan, terwijl een base wil plukken ze op. Sterke zuren zijn beter in het weggeven van hun waterstofionen, en zwavelzuur is beslist een sterk zuur, dus als het in water, het is bijna volledig gedeprotoneerd -- vrijwel alle zwavelzuurmoleculen hebben hun waterstof opgegeven ionen. Deze gedoneerde waterstofionen worden geaccepteerd door watermoleculen, die hydroniumionen worden. De formule voor een hydroniumion is H3O+.

Wanneer de base of alkalische oplossing aan het zwavelzuur wordt toegevoegd, reageren het zuur en de base door elkaar te neutraliseren. De basissoort haalt waterstofionen weg van watermoleculen, dus het heeft een hoge concentratie hydroxide-ionen. Hydroxide- en hydroniumionen reageren om watermoleculen te maken, waarbij een zout achterblijft (het product van een zuur-base-reactie). Aangezien zwavelzuur een sterk zuur is, kunnen er twee dingen gebeuren. Als de base een sterke base is, zoals kaliumhydroxide, zal het resulterende zout (bijvoorbeeld kaliumsulfaat) neutraal zijn, met andere woorden, noch een zuur, noch een base. Als de base echter een zwakke base is, zoals ammoniak, zal het resulterende zout een zuur zout zijn, dat werkt als een zwak zuur (bijvoorbeeld ammoniumsulfaat). Het is belangrijk op te merken dat, aangezien het twee waterstofionen heeft die het kan weggeven, één molecuul zwavelzuur twee moleculen van een base zoals natriumhydroxide kan neutraliseren.

Omdat zuiveringszout vaak wordt gebruikt om gemorste accuzuur op auto's of gemorste zuur in laboratoria te neutraliseren, is de reactie van zwavelzuur met zuiveringszout een bekend voorbeeld met een kleine twist. Wanneer het bicarbonaat van de baking soda in contact komt met de zwavelzuuroplossing, accepteert het waterstofionen om koolzuur te worden. Koolzuur kan ontleden om water en koolstofdioxide op te leveren; echter, en naarmate het zwavelzuur en het zuiveringszout reageren, accumuleert de concentratie van koolzuur snel, waardoor de vorming van kooldioxide wordt bevorderd. Een ziedende massa bellen vormt zich terwijl deze kooldioxide uit de oplossing ontsnapt. Deze reactie is een eenvoudige illustratie van het principe van Le Chatellier -- wanneer veranderingen in concentratie een dynamisch evenwicht verstoren, reageert het systeem op een manier die de neiging heeft om het evenwicht te herstellen.

De reactie tussen zwavelzuur en calciumcarbonaat is in sommige opzichten vergelijkbaar met de reactie met zuiveringszout -- de kooldioxide borrelt weg en het zout dat achterblijft is calcium sulfaat. Het reageren van zwavelzuur met de sterke base natriumhydroxide zal natriumsulfaat maken, terwijl zwavelzuur met koperoxide de blauwe verbinding koper (II) sulfaat zal vormen. Zwavelzuur is zo'n sterk zuur dat het zelfs kan worden gebruikt om een ​​waterstofion op salpeterzuur te plakken, waardoor het nitroniumion wordt gevormd. Deze reactie wordt gebruikt bij de vervaardiging van een van 's werelds beroemdste explosieven - 2,4,6-trinitrotolueen of TNT.