Chemische Gleichung für die Zersetzung von Natriumbicarbonat

Backpulver ist ein amphoteres anorganisches Salz mit der Formel NaHCO ₃ und ist in einem Chemielabor ebenso allgegenwärtig wie in der Küche. Es besteht aus dem Natriumsalz der konjugierten Base der Kohlensäure . Letzteres ist eine schwache Säure, die dem Bicarbonat einen leicht basischen Charakter verleiht.

Diese Verbindung ist eine weiße kristalline Substanz, die in verschiedenen Mineralien wie Natron und Nakolit, auch Thermokalit genannt, vorkommt. Es wird auch industriell gewonnen, indem gasförmiges Ammoniak und Kohlendioxid durch eine konzentrierte Lösung von Natriumchlorid oder Sole geleitet werden.

Warum heißt es Backpulver?

Der systematische Name von Natriumbicarbonat ist eigentlich Natriumhydrogencarbonat oder Natriumhydrogentrioxocarbonat(-1). Allerdings wird auch heute noch der gebräuchliche Name Natriumbicarbonat bevorzugt, da er kürzer ist und nicht zu viel Mehrdeutigkeit aufweist. Das Bi- Präfix von Bicarbonat bezieht sich auf die Tatsache, dass dieses Salz doppelt so viele Carbonate für jedes Natriumion enthält wie Natriumcarbonat, dessen Formel Na ₂ CO ₃ lautet . Beachten Sie, dass es in der obigen Formel zwei Natrium für jedes Carbonation gibt, was gleichbedeutend mit der Aussage ist, dass es für jedes Natrium ½ Carbonat gibt. Andererseits gibt es in NaHCO ₃ ein Carbonat für jedes Natrium, was zweimal ½ darstellt, woher das Präfix kommt.

Chemische Eigenschaften von Backpulver

Natriumbicarbonat ist eine relativ kostengünstige Substanz und besitzt chemische Eigenschaften, die es für viele Anwendungen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Labors nützlich machen.

• Zum einen ist es aufgrund seines leicht alkalischen Charakters eine ausgezeichnete Wahl zum Neutralisieren von Säuren, wenn es zu einer Verschüttung kommt. Die Neutralisationsreaktion erzeugt ein wahrnehmbares Sprudeln, das leicht anzeigt, wann die Säure mit der Neutralisation fertig ist. Andererseits ist die Zugabe eines Überschusses an Bicarbonat unproblematisch, da es sich um eine schwache Base handelt. Eigentlich sollte in jedem Chemielabor für diesen Zweck immer eine Flasche mit einer Natriumhydrogencarbonat-Lösung vorhanden sein.
• Außerdem hat Natriumbicarbonat auch ein ionisierbares Proton, da Kohlensäure eine zweiprotonige Säure ist, also auch mit Basen reagieren kann.
• Schließlich hat dieses Salz die Besonderheit, dass es beim Erhitzen leicht zerfällt. Eine solche thermische Zersetzung ist das Hauptthema dieses Artikels und wird im nächsten Abschnitt beschrieben.

Natriumbicarbonat-Zersetzungsgleichung

Wie im vorherigen Abschnitt erwähnt, zerfällt Backpulver beim Erhitzen. Bei dieser Reaktion wird Kohlendioxid (CO ₂ ) in Form von Gas und Wasserdampf (H ₂ O) freigesetzt, während das Alkalisalz Natriumcarbonat (Na ₂ CO ₃ ) in der festen Phase verbleibt. Die ausgeglichene oder angepasste chemische Gleichung lautet:

HINWEIS: Unterhalb von 100 °C kondensiert das gebildete Wasser bei einem Druck von 1 atm zu einem flüssigen Zustand. Oberhalb dieser Temperatur wird stattdessen Dampf erzeugt.

Diese chemische Reaktion läuft natürlich bei Raumtemperatur ab, aber sehr langsam. Aus diesem Grund hat Backpulver eine Verfallszeit, die etwa 2 bis 3 Jahre beträgt. Die Reaktion beschleunigt sich jedoch mit steigender Temperatur und tritt schnell über 80°C auf. Andererseits wird diese Reaktion durch Säuren katalysiert.

Eines der wesentlichen Merkmale der thermischen Zersetzung von Natriumbicarbonat ist die Freisetzung von Kohlendioxidgas und Wasserdampf. Diese Eigenschaft, zusammen mit der Tatsache, dass weder Natron noch Karbonat gesundheitsschädlich sind, führt dazu, dass Natron oft als chemisches Treibmittel beim Backen verschiedener Lebensmittel wie Kuchen, Pfannkuchen und anderen verwendet wird.

Darüber hinaus erklärt die obige Zersetzungsreaktion auch ein charakteristisches Merkmal der Verwendung dieses Salzes beim Kochen oder Backen unserer Lebensmittel: den charakteristischen metallischen Geschmack, der in einigen Lebensmitteln verbleibt, wenn wir der Mischung zu viel Bikarbonat hinzufügen. Dieser Geschmack kommt von dem Natriumcarbonat, das nach der Zersetzung des Backpulvers entsteht. Natriumcarbonat ist eine viel alkalischere Verbindung als Bicarbonat, da es seine konjugierte Base ist, und als Säure ist Bicarbonat sehr schwach. Bedenkt man, dass die Stärke der konjugierten Base umgekehrt zur Stärke der Säure ist, führt eine sehr schwache Säure zu einer stärkeren Base.

Dieselbe Reaktion wird auch in Backpulver verwendet. Diese kulinarische Zutat enthält etwa ein Drittel Natriumbicarbonat als Treibmittel; Es enthält auch saure Substanzen, die bei der Zersetzung des Bicarbonats helfen und die auch das nach der Reaktion gebildete Carbonat neutralisieren.

Eine zweite Zersetzungsreaktion

Wenn wir eine Probe Natriumbikarbonat nehmen und erhitzen, beginnt es sich bei etwa 80°C schnell zu zersetzen, bis es vollständig in Natriumkarbonat, Kohlendioxid und Wasser umgewandelt ist, wie wir gerade gesehen haben. Wenn wir jedoch weiter heizen, wird irgendwann eine zweite Zersetzungsreaktion mit der Freisetzung von mehr Kohlendioxid stattfinden.

Diese zweite Zersetzungsreaktion findet bei etwa 850 °C statt und erzeugt neben Kohlendioxid Natriumoxid (Na ₂ O), wie aus der folgenden Gleichung ersichtlich ist:

Obwohl diese Zersetzungsreaktion durch Erhitzen von Natriumbicarbonat auf hohe Temperaturen durchgeführt werden kann, handelt es sich tatsächlich nicht um eine Zersetzungsreaktion von Natriumbicarbonat, da in diesem Fall Carbonat von Natrium zersetzt wird.

Verweise

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