Nie das Wasser in die Säure,...?

Beim Einbringen von Wasser in konz. H2SO4 laufen Reaktionen ab, bei denen sich hydratartige Verbindungen der Schwefelsäure bilden [http://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/12_98.htm]. Diese Reaktionen sind so stark exotherm, dass das zugeführte Wasser schlagartig auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes erhitzt wird und verdampft. Dabei werden Schwefelsäureanteile mitgerissen. Je nach Wassermenge kann das schon sehr dramatisch ablaufen. Selbst beim tropfenweise Zufügen von Wasser zur konz. Schwefelsäure kommt es zum Verspritzen. Es lässt sich einfach nicht vernünftig kontrollieren (eigene Laborerfahrung).

Kippt man die Säure in das Wasser, hat man völlig andere Konzentrationsverhältnisse. Die Schwefelsäurekonzentration, an der die exothermen Hydratisierungsreaktionen ablaufen, ist hier deutlich niedriger. Entsprechend geringer ist auch die Reaktionswärme. Und die Gefahr der Erwärmung über den Siedepunkt des Wassers ist geringer.

Nichtsdestoweniger muss man auch bei dieser Verfahrensweise Vorsicht walten lassen und darauf achten, dass die Temperatur der Mischung nicht zu hoch wird. Ggf. kann man im Eisbad kühlen oder auch die Zugabe über einen längeren Zeitraum vornehmen, der Zeit zur Kühlung lässt.

Im Übrigen gilt die Regel "Nie das Wasser ..." nicht für alle Säuren, sondern nur für die, bei denen diese extreme Hydratisierungswärme gebildet wird. Die Verdünnungen von Salz-, Salpeter- oder Essigsäure sind völlig unproblematisch, egal wie man vorgeht.

@ChacMool

Die Frage nach der Hydratisierungswärme habe ich mir auch gestellt, ohne sie allerdings verlässlich beantworten zu können. Wird denn bei der Verdünnung einer verdünnten Schwefelsäure - sagen wir einmal eine von 0,1 M auf 0,05 M - dieselbe stoffmengenbezogene Wärmemenge frei, wie bei der Verdünnung einer konzentrierten? Und sind die Konzentrationsverhältnisse der Hydrate unabhänging von der Schwefelsäurekonzentration? Ich habe nie gezielt festgestellt, dass die Verdünnung von verdünnter Säure eine merkliche Erwärmung mit sich brachte. Vielleicht deswegen, weil die Verdünnungswärme einfach zu gering war?

Ansonsten gehe ich konform mit Deiner Aussage, dass die gebildete Wärmemenge unabhängig davon ist, in welcher Reihenfolge man die Dinge mischt. Es ist mir halt nur nicht klar, ob die Wärme bei allen Mischungsverhältnissen gleichermaßen gebildet wird. Wenn, wie Du schreibst, die Hauprwärme durch die Dissoziation zustande kommt, dann sollte bereits nach einer geringen Verdünnung der konzentrierten Säure die Hauptmenge der Wärme gebildet werden.

Grüße Picus

Weil die Reaktion der Säure mit dem Wasser so schnell abläuft, dass die Säure aus ihrem Behälter heraus dem Wasser quasi entgegen kommt.

Die Reaktion läuft den Wasserstrahl hoch und es spritzt, was zu schweren Verletzungen (Augen) führen kann.

Anders herum findet die Reaktion wesentlich ruhiger statt, da sich relativ wenig Säure in relativ viel Wasser verdünnt.

Es wir in beiden Fällen lokal sehr heiß. Aber: eine große Menge Wasser kann die entstehende Wärme abführen, ohne gleich zu kochen. Schwefelsäure müsste auf weit über 200 °C erhitzt werden, um zu verdampfen. Immerhin muss das Wasser dazu nur auf 100 °C erhitzt werden. Ungekehrt kann die konz. Schwefelsäure die Wärme wegen der geringeren Beweglichkeit der Teilchen nicht schnell abführen. Die Wärme erhitzt vorwiegend das Wasser lokal bis über den Siedepunkt und es spritzt.

Übrigens: In beiden Fällen wird Schwefelsäure hydratisiert und kann danach auch dissoziieren (was bei hochkonzentrierter Säure praktisch gar nicht möglich ist). Das ist der Vorgang, der die Hauptwärmemenge erzeugt - und da ist es egal, in welcher Reihenfolge ich das zusammengebe. Sonst hätte ich eine Perpetuum Mobile 1. Art.

@Picus

Hauptwärmemenge bezog sich auf Hydratisierung UND Dissoziation. Das war ein wenig missverständlich.

Bei verd. H2SO4 sind nicht mehr so viele Sulfationen zu hydratisieren, d. h. die Wärmeentwicklung wird langsamer sein und durch die erhöhte Leitfähigkeit auch wohl schneller ans Medium abgeführt. In der Gesamtbilanz muss aber kalorimetrisch die gleiche Wärmemenge entstehen, oder hab ich dich da falsch verstanden?

In dem Fall geht´s um Spritzschutz! Wenn du das Wasser in die Säure kippst, spritz (kann) die Säure aus dem Glass raus, deshalb sollte man Säure ins Wasser kippen. Dann kann nur das Wasser Spritzen.

Auch in diesem Falle macht die Menge das Gift.

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Danke den beiden, die mich verstanden haben.

Für die anderen fünf wird's ja noch ausführlich erklärt.

Wenn Du die Säure in das Wasser kippst, ist die Gefahr, dass Du Dir Ätzverletzungen zufügst kleiner, da eine grosse Menge Wasser eine kleine Menge an Säure so stark verdünnt, dass diese eben nur noch minimal aggressiv auf die Umgebung wirkt.

Wenns also spritzt, dann ist das dank der neutralität des Wassers eben nicht ganz so schlimm.

Wenn Du Wasser in die Säure kippst und es spritzt dann, dann ist die Konzentration der Säure trotz allem immer noch so stark, dass es zu starken Verätzungen kommen kann.