Oxalaat ionen

[MatthijsM]

Dag iedereen
 
Ik heb een vraag over de stabiliteit van oxalaationen.
 
Ik vroeg me af of dit soort ionen eigenlijk stabiel zijn of dat ze net zoals carbonaat ionen zich omzetten tot CO₂ in water.
 
 
Kan iemand me hier wat wijzer over maken, alvast bedankt

[NW_]

Oxalaationen zijn stabiel in water, maar carbonaationen zijn dit eveneens. Het is waterstofcarbonaat, voorgesteld als H₂CO₃ dat niet stabiel is in water en zal ontbinden in CO₂ + H₂O.
 
Als je het over de stabilteit van oxaalzuur (H₂C₂O₄) hebt: dit is stabiel in water, in de zijn dat het niet gaat ontbinden. Uiteraard splitst oxaalzuur wel gedeeltelijk in ionen (H₂C₂O₄ => 2 H⁺ + C₂O₄^2-) aangezien het een zwak zuur is.

[MatthijsM]

Oke bedankt alvast,
 
Dus ik kan hieruit concluderen dat oxalaat ionen niet zoals carbonaat ionen in een zeer sterk zuur milieu omgezet worden in CO₂ moleculen?

[Marko]

Nee, en ja.
 
De reactie van CO₃^2- is een zuue-basereactie. Zoals NW aangeeft zijn de ionen zelf stabiel, maar als je er zuur bij brengt reageert het tot H₂CO₃ dat direct uiteenvalt in CO₂ en H₂O
 
Oxalaat-ionen zullen in zuur milieu reageren tot oxaalzuur, ook via een zuur-basereactie. In die zin zijn ze vergelijkbaar met carbonaat-ionen: het zijn basen dus als je er een sterk genoeg zuur bij doet zullen ze reageren. 
 
Maar dat is iets anders dan stabiliteit, want stabiliteit heeft te maken met uit elkaar vallen en dat doen ze niet.
 
 
Maar er speelt nog iets extra's. Oxaalzuur is op zich prima stabiel, maar in aanwezigheid van een oxidator, kan het uiteen vallen in 2 moleculen CO₂ in een redoxreactie.
 
Als de oplossing zuur genoeg is kan opgelost zuurstof optreden als oxidator, en dan kan oxaalzuur wel langzaam uiteenvallen, en dan ontstaat CO₂
 
Dus als de vraag zou zijn: kan CO₂ ontstaan als je oxalaat-ionen in een zure omgeving brengt, dan is het antwoord "ja" niet onjuist. Het gebeurt wel op een hele andere manier, en het gebeurt ook lang niet zo snel, maar het kan in principe wel.

[Benm]

Is zuurstof een voldoende krachtige oxidator om oxaalzuur in oplossing te kunnen oxideren? Ik weet dat het gebeurt door kaliumpermagnaat in een zuur milieu, maar dat is wel een zeer krachtige oxidator natuurlijk. 

[Marko]

Het zal allemaal niet snel gaan maar qua electrodepotentialen is er geen enkel probleem: oxaalzuur is een sterkere reductor dan bijvoorbeeld ijzer. Zelfs alleen H⁺ als oxidator zou nog kunnen werken, maar dan bij echt hoge concentraties.

[Benm]

Dat 'niet snel' is inderdaad een beetje het punt. Kinetiek is vaak lastiger dan thermodynamica die zegt dat het kan: Wellicht kan het verlopen in pakweg 1M HCl, maar duurt het gewoon zo lang dat dat water en zoutzuur lang en breed verdampt zijn bij kamertemperatuur voordat er een detecteerbare hoeveelheid oxaalzuur is omgezet tot uiteindelijk CO2. 
 
Om oxaalzuur te laten reageren tot CO2 moet je toch een C-C binding klieven. Die binding is wel fors verzwakt door de electronzuigende -COOH groepen aan beide kanten, maar of dat onder praktische omstandigheden voldoende is om die te kunnen breken door een niet-oxiderend zuur lijkt me toch een beetje de vraag. 
 
Dat het werkt in puur zwavelzuur met permagnaat is weinig verbazend: Dat creëert feitelijk magnaanheptoxide, een extreem reactieve oxidator. Met zwavelzuur en waterstofperoxide gaat het ook wel werken, maar dat is ook zoiets dat reageert met vrijwel alles waar je nog een electron af kunt krijgen. 
 
Praktisch gezien denk ik dat het in waterige oplossingen wel stabiel zal zijn, in ieder geval voor redelijke tijd. Waterige oplossingen van oxaalzuur zijn niet bekend als instabiel of beperkt houdbaar. 

[Marko]

Dat 'niet snel' is inderdaad een beetje het punt. Kinetiek is vaak lastiger dan thermodynamica die zegt dat het kan: Wellicht kan het verlopen in pakweg 1M HCl, maar duurt het gewoon zo lang dat dat water en zoutzuur lang en breed verdampt zijn bij kamertemperatuur voordat er een detecteerbare hoeveelheid oxaalzuur is omgezet tot uiteindelijk CO2.

 

Ik zou zeggen, probeer het eens uit.

 

Dat het werkt in puur zwavelzuur met permagnaat is weinig verbazend: Dat creëert feitelijk magnaanheptoxide, een extreem reactieve oxidator. Met zwavelzuur en waterstofperoxide gaat het ook wel werken, maar dat is ook zoiets dat reageert met vrijwel alles waar je nog een electron af kunt krijgen.

Wie heeft het over puur zwavelzuur met permanganaat? Zwaar overdreven en de vorming van mangaanheptoxide is van nul en generlij belang. Een aangezuurde oxaalzuur-oplossing kun je titreren met een permanganaat-oplossing. Het is handig om dat aanzuren met zwavelzuur te doen, maar niet eens nodig. Een voldoende zure omgeving rond 1 M volstaat, en een permanganaat-concentratie van 0.1 of 0.2 M is ook meer dan genoeg. De reactie met oxaalzuur verloopt dan vrijwel instantaan.
 
Permanganaat is inderdaad een krachtige oxidator. In zuur mileu is het bijna net zo sterk als O₂ in zuur milieu. De reden dat het zo snel gaat dat je er een titratie mee kunt uitvoeren, en oxidatie door opgelost zuurstof niet, is simpelweg dat in het laatste geval overdracht van zuurstof vanuit de lucht naar de oplossing limiterend werkt. 
 
Oplossingen van oxaalzuur worden met een houdbaarheidsdatum verkocht en zijn dus beperkt houdbaar. En die datum geldt onder de voorwaarden dat ze gekoeld en afgesloten worden bewaard, en uiteraard dat er geen zuur aan wordt toegevoegd. In een aangezuurde oxaalzuuroplossing die open aan de lucht staat breekt het oxaalzuur merkbaar af. Overigens betekent dat afbreken niet dat de oplossing daardoor onbruikbaar wordt, maar de concentratie verandert wel degelijk.

[Benm]

Titratie met permangnaat in verdunde oplossing werkt inderdaad ook, en reactie wellicht ook wel met zuurstof al is dat in een gesloten fles oid niet zo'n probleem, wat er in zit reageert weg en dat is niet zoveel. Maar reactie met H+ is natuurlijk een ander verhaal, als je het mengt met een ander zuur zou het blijven reageren tot dat zuur of het oxaalzuur volledig verbruikt is, ook in een afgesloten container. Met CO2 als gasvormig reactieproduct levert dat natuurlijk wel een probleem op: ontploffende containers. 
 
Qua 'houdbaarheidsdatum' vind ik het een lastige: Dat is feitelijk gewoon hoe lang de fabrikant een bepaalde concentratie garandeert in de gegeven verpakking. Het zegt niet zoveel over hoe veel het afwijkt na bijvoorbeeld 10 of zelfs 100 jaar.