[scheikunde] Zuurbasereactie met citroenzuur

[k.vanveggel]

Hallo,
 
Ons profielwerkstuk gaat over de vergrauwing van witte was. Om grauwe was weer wit te krijgen zou je de was in citroenzuur kunnen leggen. Het zuur reageert dan met de calciumcarbonaat die op het textiel zit. De calciumcarbonaat is de neerslag die de vergrauwing veroorzaakt. Om goed uit te kunnen leggen wat er gebeurd hebben we de reactievergelijking nodig. We lopen helaas vast bij het vaststellen van deze vergelijking.
We zijn al zover dat citroenzuur C6H8O7 is en dat het een driewaardig zuur is en daarom 3 H+ kan afstaan. Calciumcarbonaat (of eigenlijk de carbonaat alleen) is een base en er treedt dus een zuurbase-reactie op. Wij hebben echter geen idee hoe dit gaat, zouden jullie ons op weg kunnen helpen?
C6H8O7 + CaCO3 =.............
 
Groetjes,
Jisse en Kim

[Fuzzwood]

Citroenzuur kun je schrijven als H₃B (B niet te verwarren met het element borium; B staat hier voor de geconjugeerde base). Hoe werken zuurbasereacties met carbonaat in het algemeen?
 
Bedenk verder dat, ook al is calciumcarbonaat een heel slecht oplosbare stof, er toch altijd moleculetjes calciumcarbonaat opgelost zullen zijn als ionen. Het carbonaation is dan beschikbaar voor de zuurbasereactie.

[k.vanveggel]

Bij zuurbase-reacties met carbonaat wordt meestal H₂CO₃ gevormd omdat carbonaat 2 H⁺ kan opnemen.
Dus jij bedoelt dat je dan de reactie krijgt H₃B + CO₃^2---> HB + H₂CO₃, want de carbonaat neemt 2 van de 3 H op omdat deze 2- is.
Klopt dit?

[Fuzzwood]

Klopt deels. Je mag best meerdere moleculen in de reactie betrekken. Hoeveel moleculen van beide heb je nodig om zowel citroenzuur als carbonaat voledig te laten reageren?

[k.vanveggel]

Ik snap je niet, want links en rechts van de pijl zijn toch evenveel H's, B's C's en O's?

[Fuzzwood]

Klopt. Maar citroenzuur heeft 3 en niet 2 H⁺ die kunnen reageren. Hoe ga je dat oplossen?

[k.vanveggel]

Ik snap wat je bedoeld, maar ik kom er niet uit.
Steeds klopt er iets niet, bij deze kloppen de H’s niet:
2 H₃B + 3CO₃^2-à HB + 3H₂CO₃
Links is 6 H’s , rechts is 7 H’s
Toen ging ik nadenken hoe ik de H’s gelijk kon krijgen en kreeg ik dit:
2H₃B + 2,5 CO₃^2-à HB + 2,5 H₂CO₃
Je mag echter geen halve coefficienten hebben dus werd het:
2H₃B + 5 CO₃^2-à HB + 5 H₂CO₃, de H₃B en de HB moeten daarbij ook x2 gedaan worden dus:
4H₃B + 5 CO₃^2-à 2HB + 5 H₂CO₃
Nu kom ik rechts echter 2 H’s tekort.

[Fuzzwood]

Er hoeft dan ook niet per se HB te ontstaan. H₃B is een 3-waardig zuur weet je nog? B^3- mag dus ook. Als je de eerste reactievgl in jouw laatste bericht hierop aanpast zit je goed.

[k.vanveggel]

Dus:
2 H₃B + 3CO₃² --> 2 B^3- + 3H₂CO₃
Dit is dan de goede reactievergelijking? En B^3- ontstaat omdat H₃B 3 B's kan afstaan wanneer het citroenzuur volledig reageert. Wat nu dus ook gebeurd in de reactievergelijking?

[Fuzzwood]

Dat klopt helemaal (mits je het minnetje links bij de lading van de carbonaat zet)! Nu bestaat er een vervolgreactie. Normaal als je carbonaten met zuur laat reageren, ontstaan er belletjes. Dat zal hier ook gebeuren. Kun je bedenken welk gas dat is en hoe dat uit 1 molecuul H₂CO₃ ontstaan kan?

[k.vanveggel]

2 H₃B + 3CO₃^2- --> 2 B^3- + 3H₂CO₃ --> 2 B^3- + 3 H₂O + 3 CO₂

[Fuzzwood]

Uitstekend.

[k.vanveggel]

Mooi!