Salzbildungsreaktion

Grundprinzip der Salzbildung

Salzbildungsreaktionen sind verschiedene chemische Reaktionen, bei denen als Produkt ein Salz entsteht. Für die Herstellung eines bestimmten Salzes müssen Reaktionspartner gewählt werden, die seine zwei Bestandteile liefern: ein Kation, also ein positiv geladenes Ion (ein Metall- oder Ammonium-Ion), und ein Anion einer Säure. Enthält ein Salz mehrere verschiedene Anionen und Kationen, ist seine Herstellung komplizierter.

Säure-Base-Reaktionen und Oxide

Bei der Neutralisation reagiert eine Base mit einer Säure zu einem Salz und Wasser. Oxonium-Ionen der Säure und Hydroxid-Ionen der Base, die deren saure beziehungsweise alkalische Eigenschaften bestimmen, reagieren zu Wasser. Allgemein gilt: Säure + Lauge → Salz + Wasser.

Beispiele sind: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l) sowie H₂SO₄(aq) + Ba(OH)₂(aq) → BaSO₄(s) + 2 H₂O(l). Stark konzentrierte Lösungen können sich dabei so stark erwärmen, dass die Lösung verspritzt.

Viele Metalloxide reagieren ebenfalls mit Säuren: Metalloxid + Säure → Salz + Wasser. Im Gegensatz zur Reaktion eines Metalls mit einer Säure findet keine Redoxreaktion, sondern eine Umlagerung statt. Aus dem Sauerstoff des Oxids und Oxonium-Ionen entstehen mehrere Wassermoleküle. Beispiele sind Na₂O + 2 HCl → 2 NaCl + H₂O und CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O.

Entsprechend reagieren Nichtmetalloxide mit Laugen zu Salzen und Wasser. Beispiel: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O. Diese Reaktion entspricht grundsätzlich der Kombination aus Säure und Lauge, weil Nichtmetalloxide mit Wasser Säuren und Metalloxide mit Wasser Laugen bilden.

Synthese aus Elementen und Reaktion von Metallen mit Säuren

Ein binäres Salz, das aus einem Metall-Ion und einem Nichtmetall-Ion besteht, kann direkt aus den beiden Elementen hergestellt werden. Dabei findet eine Redoxreaktion mit Elektronenübertragung vom Metall zum Nichtmetall statt; die Reaktion kann sehr heftig sein. Allgemein gilt: Metall + Nichtmetall → Salz.

Beispiele: 2 Na + Cl₂ → 2 NaCl und Mg + I₂ → MgI₂. Der Ionenübergang vom Natrium zum Chlorid ist eigentlich endotherm. Da die Gesamtreaktion exotherm ist, spielen außerdem Sublimierungsenergie, Ionisierungsenergie, Bindungsenergie, Elektronenaffinität und Gitterenergie eine Rolle.

Reagiert ein nicht zu edles Metall mit einer Säure, wird Wasserstoff freigesetzt. Elektronen werden von Metallatomen auf Oxonium-Ionen der Säure übertragen. Die dabei entstehenden Anionen bilden mit den Metall-Ionen beim Eindampfen das Salz. Allgemein gilt: (unedles) Metall + Säure → Salz + Wasserstoff. Beispiel: Mg + 2 HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g). Die Kennzeichnung (aq) zeigt, dass HCl in Wasser gelöst ist; diese Lösung wird als Salzsäure bezeichnet.

Reaktionen von Salzen mit Säuren und anderen Salzen

Aus einem Salz und einer Säure kann ein anderes Salz entstehen. Nach dem ersten Prinzip vertreibt die stärkere Säure die schwächere aus ihrem Salz: Salz + stärkere Säure → Salz der stärkeren Säure + schwächere Säure. Beispiel: Na₂CO₃ + 2 HCl → 2 NaCl + H₂CO₃.

Nach einem zweiten Prinzip vertreibt die schwerflüchtige Säure die leichtflüchtige aus ihrem Salz: Salz + schwerflüchtige Säure → Salz der schwerflüchtigen Säure + leichtflüchtige Säure. Beispiele sind KBr + H₃PO₄ → KH₂PO₄ + HBr und 2 NaCl + H₂SO₄ → 2 HCl + Na₂SO₄. Die erste Reaktion findet erst bei erhöhter Temperatur statt, bei der Bromwasserstoff entweicht. Bei noch höheren Temperaturen kann auch das Dihydrogenphosphation entsprechend reagieren. Bei der Reaktion von Natriumchlorid mit Schwefelsäure wird nach dem Prinzip von Le Chatelier die stärkere Säure wegen ihrer größeren Flüchtigkeit aus ihrem Salz verdrängt. Die Reaktion ist als Methode von Kipp eine der ältesten Synthesemöglichkeiten von Chlorwasserstoff.

In wässriger Lösung können zwei Salze Ionen austauschen. Das funktioniert, wenn eines der entstehenden Salze schwer löslich ist und als Niederschlag ausfällt. Allgemein gilt: Salzlösung A + Salzlösung B → Salz(lösung) C + Salzlösung D oder Salzlösung A + Salzlösung B → Salz(lösung) C. Beispiel: NaCl(aq) + AgNO₃(aq) → AgCl(s) + NaNO₃(aq). Farbe und Löslichkeit eines Niederschlags können zur Identifizierung von Anionen oder Kationen in der quantitativen Analyse dienen. Eine weitere Möglichkeit ist die Bildung eines Doppelsalzes, das häufig schwerer löslich ist und nach dem Mischen auskristallisiert. Beispiel: Al₂(SO₄)₃(aq) + K₂SO₄(aq) + 24 H₂O → 2 KAl(SO₄)₂ · 12 H₂O(s), wobei Kalium-Aluminium-Alaun entsteht.

Salzbildungsreaktionen in der organischen Chemie

Auch in der organischen Chemie gibt es zahlreiche Salzbildungsreaktionen. Hydrohalogenide (Hydrofluoride, Hydrochloride, Hydrobromide und Hydroiodide) entstehen aus Halogenwasserstoffen mit organischen Aminen oder Aminosäuren. Alkoholate sowie Thioalkoholate (Thiolate) bilden sich durch Reaktion von Alkoholen beziehungsweise Thiolen mit Alkali- oder Erdalkalimetallen.

Enolate entstehen unter basischen Bedingungen aus Enolen. Phenolate entstehen aus Phenolen durch Umsetzung mit Alkalimetallen oder -hydroxiden. Oxoniumsalze bilden sich aus Alkoholen oder Ethern durch Reaktion mit Säuren; Pyridiniumsalze entstehen aus Pyridin und Säuren.

Tetraalkylammoniumsalze entstehen aus Trialkylaminen und reaktiven Halogenalkanen, zum Beispiel Methyliodid. Seifen bilden sich bei der Verseifung von Fetten oder Ölen mit Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxiden. Alkylbenolsulfonate, also anionenaktive Tenside, entstehen aus Alkylbenolsulfonsäuren und Alkalimetallhydroxiden. Weitere Beispiele sind Guanidiniumhydrochlorid als Hydrohalogenid, Tetramethylammoniumiodid als Tetraalkylammoniumsalz, Salze aus Triphenylmethyl-Kation und Chlorid sowie N-Acylimminiumchloride aus Iminen und Acylchloriden (Carbonsäurechloriden).