Wetenschapsforum

Hallo allemaal, ik heb een vraagje.

Voor mijn practicum chemie moet ik 2ml Al(NO₃)₃-oplossing mengen met 1 ml NH₄OH (geconcentreerde ammoniakoplossing). Daarna goed schudden en de gevormde neerslag laten bezinken. Vervolgens 1 ml NaOH-opl toevoegen en terug schudden.

Mijn vraag is nu wat zijn de reacties die optreden?

Eerst dacht ik dat het volgende zou gebeuren:

Al(NO₃)₃ + 6NH₄OH -> Al(NH₃)₆³⁺ + 6H₂O + 3NO₃^-

Volgens de opgave kan dit niet want er staat dat er een neerslag moet gevormd worden, hier zal dit waarschijnlijk Al(OH)₃ zijn. Een onoplosbaar hydroxide.

Wanneer ik immers de volgend reactie probeer juist te schrijven lukt dit niet:

Al(NO₃)₃ + NH₄OH -> Al(OH)₃ + NH₃ + HNO₃

(ik heb NH₄NO₃ al ontbonden in NH₃ + HNO₃ in de laatste stap)

Kan iemand me helpen wat er fout is?

Alvast bedankt

Wel inderdaad zal er aluminiumhydroxide neerslaan maar onder de vorm van NH₄Al(OH)₄.Het is meer een soort gel dan een echte neerslag.

NH₄NO₃ zal niet ontbinden in ammoniak en salpeterzuur.

NH₄NO₂ ontbindt wel maar dan in stikstofgas en water.

Dus als ik het goed begrijp zal de volgende reactie plaatsvinden:

Al(NO₃)₃ + NH₄OH -> NH₄Al(OH)₄ + NH₄NO₂

ofwel:

Al(NO₃)₃ + NH₄OH -> NH₄Al(OH)₄ + N₂ + 2 H₂O

In beide vergelijkingen slaat NH₄Al(OH)₄ neer, maar het lukt nog altijd niet om de reactie correct te schrijven met de juiste voorgetallen. Ik heb steeds een tekort van O in het rechterlid.

Hoe los je dit op?

Nee, sorry ik heb je verward met extra informatie.

Er wordt NH₄NO₃ gevormd. (eigenlijk blijven de ionen gewoon in oplossing. Er is normaal gezien geen ontleding. Je reactievergelijking klopt (buiten de NO2 meot NO3 zijn) en je moet nog de voorgetallen erbij noteren.

Doe eens niet zo lastig. Waarom zouden er bij 2 simpele stofjes ineens complexe redoxreacties optreden?

Zou ammoniumnitraat als een van de producten kunnen?

Complexe redoxreacties?

Alles is relatief

EDIT: chemaniac en mijn eerste comment werden in dezelfde minuut gemaakt.

Chemaniac had al sorry gezegd, hij had inderdaad wat verwarrende extra informatie gegeven. Kan gebeuren

Met ammoniak krijg je vorming van sterk gehydrateerd Al(OH)₃, dat bij toevoegen van meer ammoniak niet in oplossing gaat.

Al(OH)₃ is echter een amfotere stof (kan zowel als base en als zuur werken). Bij gebruik van ammonia als base is het effect te gering om het weer in oplossing te laten gaan, daarvoor is in de zwak basische oplossing van ammoniak te weinig OH^- aanwezig.

Bij een oplossing van NaOH van redelijke concentratie ligt het anders. Het Al(OH)₃ zal dan protonen afstaan en er ontstaan ionen als [AlO(OH)₂]^-, [AlO₂(OH)]^2- en bij heel hoge concentratie van natrioumhydroxide ook AlO₃^3-. Dus, bij toevoegen van NaOH gaat het neerslag weer in oplossing.

=====================================================

Bovenstaand verhaal is het verhaal dat voldoende is voor uitleg op VWO niveau. In werkelijkheid is dat een sterke vereenvoudiging en ik denk dat het wel interessant is om het hele verhaal te weten.

Aluminium-ionen komen in waterige oplossing voor als Al(OH₂)₆³⁺ ionen. Er zijn dus 6 watermoleculen gekoppeld aan het aluminium ion, met de zuurstof atomen vrij stevig gebonden aan het aluminium en de waterstof atomen naar buiten stekend. Voor de binding wordt het vrije electronenpaar op de zuurstof atomen van de watermoleculen gebruikt, dus het gaat hier om een coordinatie complex.

Dit complex is vrij zuur (bijna net zo zuur als azijnzuur). Het kan nl. protonen afstaan, bijv.

Al(OH₂)₆³⁺ <----> [Al(OH)(OH₂)₅]²⁺ + H⁺

Dit is wat er gebeurt, zelfs in waterige oplossing zonder extra base. Een oplossing van een aluminiumzout (aluin, of aluminiumchloride) is dus zwak zuur.

Bij toevoeging van een wat sterkere base kan er nog een proton worden afgestaan:

[Al(OH)(OH₂)₅]²⁺ <----> [Al(OH)₂(OH₂)₄]⁺ + H⁺

Dit soort ionen kunnen vervolgens aan elkaar 'plakken' en poly-aluminium ionen vormen, evt. onder afsplitsing van water.

Er gebeuren dan dingen als volgt: -Al:OH + HO:Al- --> -Al(:O:H)₂Al- , waarbij de : staat voor vrije electronenparen op zuurstof atomen (zuurstof heeft twee vrije electronenparen). De zuurstofatomen vormen bruggen tussen twee aluminium atomen, helaas kan ik dat hier niet echt mooi tekenen, die vergelijking hierboven met (:O:H) er in is een beetje gepruts. Deze structuren kunnen flinke omvang bereiken. Wanneer er nog meer protonen worden weggesnoept (nog meer base toevoegen), dan kun je heel grote netwerken krijgen van aluminium-atomen, met OH, O en H₂O groepen er tussen en er om heen. De grootste omvang krijg je als het geheel neutraal wordt en er geen electrostatische afstoting meer is. De nettoformule is dan Al_n(OH)_3n(OH₂)_m, waarbij m en n zeer groot zijn. Er ontstaan macroscopisch grote deeltjes met heel veel water er in (slijmerige substantie) en je krijgt dus een neerslag.

Ga je nu nog meer protonen wegsnoepen, iets wat lukt met bijv. natriumhydroxide, dan krijgt de structuur een negatieve lading en breekt het vanwege electrostatische afstoting weer op in kleinere stukken, het neerslag lost op en je krijgt negatief geladen ionen in oplossing, de zgn. aluminaten.

Ja Chemaniac nogal verwarrende informatie, maar zoals Woelen zegt geen probleem het kan altijd gebeuren

Verder: Woelen, hartelijk dank voor je uitleg. De laatste ietwat moeilijkere redenering kan ik volgen, maar ik denk niet dat mijn prof het zo ingewikkeld wil zien.

Om alles samen te vatten denk ik de volgend (minder correcte) oplossing gevonden te hebben;

Al(NO₃)₃ + NH₄OH -> Al(OH)_{3 (v)} + ...

Al(OH)₃ slaat neer -> troebel

Daarna toevoeging van OH^- d.m.v. NaOH

Al(OH)₃ + OH^- -> Al(OH)_{4 (aq)}^-

Al(OH)₄^- gaat terug in oplossing -> helder

Klop dit volgens de redenering van Woelen?