Schreibe die Reaktionsgleichung der Dissoziation von Essigsäure CH₃COOH auf.

Das Oxonium-Ion H₃O^₊ besitzt noch eine mit zwei Elektronen besetze Kugelwolke - in der obigen Abbildung blau dargestellt. Theoretisch könnte sich also noch ein weiteres Proton an das Ion anlagern.

Nun zur eigentlichen Aufgabe: Wieso gibt es keine H₄O^₂₊-Ionen?

Rein theoretisch könnten sich solche Ionen wohl bilden - beim Methan-Molekül ist ja auch ein zentrales Atom von vier H-Atomen umgeben. Nur es kann nie dazu kommen, weil das Oxonium-Ion positiv geladen ist und daher ein Proton, sollte es sich zufällig einmal nähern, sofort abstoßen würde.

Mal abgesehen davon ist es auch recht unwahrscheinlich, dass ein Proton auf ein Oxonium-Ion stößt. Wasser hat eine Konzentration von 55 mol/l. Selbst in 1-molarer Salzsäure kommen also 55 H₂O-Moleküle auf ein H₃O^₊-Ion. Bevor sich also ein Proton an ein Oxonium-Ion anlagern kann, ist es 55 mal wahrscheinlicher, dass es noch ein freies Wasser-Molekül findet.

Schließlich noch eine Bemerkung: Es gibt nicht nur keine H₄O^₂₊-Ionen, sondern es gibt auch keine H₃O^₊-Ionen. Oxonium-Ionen selbst sind wieder von jeweils drei H₂O-Molekülen umgeben. Diese bilden keine einfache Hydrathülle, sondern sind mit ihren O-Atomen über drei H-Brücken mit den H-Atomen des Oxonium-Ions relativ fest verbunden, so dass man tatsächlich von einem H₉O_4^+-Ion sprechen kann.

Das Ammonium-Ion entsteht auf die gleiche Weise wie das Oxonium-Ion: Ein Proton lagert sich an das freie Elektronenpaar am N-Atom des Ammoniak-Moleküls NH₃ an. Stellt man eine Flasche mit konz. Chlorwasserstoff-Lösung HCl(aq) neben eine Flasche mit konz. Ammoniak-Lösung NH3(aq), so bilden sich dort, wo sich die beiden offenen Flaschenhälse berühren, weiße Nebel aus Ammoniumchlorid.

Nun zur eigentlichen Aufgabe: Formuliere und erläutere die Reaktionsgleichung für diese Reaktion.

Es handelt sich im Prinzip um die gleiche Reaktion wie bei der Umsetzung von Chlorwasserstoff mit Wasser:

Die konz. Chlorwasserstoff-Lösung enthält eine hohe Konzentration an HCl, das als Gas aus der Flasche entweicht. Die konz. Ammoniak-Lösung setzt entsprechend gasförmiges Ammoniak frei. Der Chlorwasserstoff wird heterolytisch gespalten in ein Proton und ein Chlorid-Anion. Das Proton setzt sich dann in die doppelt besetzte Kugelwolke des Ammoniak-Moleküls, und es bildet sich ein Ammonium-Kation. Dieses bildet dann mit den negativen Chlorid-Anionen einen Feststoff, das Ammoniumchlorid, erkennbar als feinverteilter, weiß erscheinender Rauch.

Wir haben eben eine gasförmige Säure kennengelernt, nämlich Chlorwasserstoff, und eine flüssige Säure, und zwar Essigsäure. Kennst Du auch feste Säuren, so genannte Feststoffsäuren? Zähle ein paar Beispiele auf.

Zitronensäure, Weinsäure, Äpfelsäure, Oxalsäure.