Basiskennis chemie 3/Naamgeving/Waterstofzouten

Waterstofzouten

Een speciale groep dubbelzouten wordt gevormd door de waterstofzouten. Dit treedt vooral op in die gevallen waarbij het negatieve ion 2- of 3-waardig is. Een van de meest kenmerkende eigenschappen van de groep zouten is dat het los in oplossing gaan van het waterstof-ion afhangt van de hoeveelheid waterstof-ionen die al in de oplossing aanwezig zijn. Omgekeerd hebben deze zouten ook invloed op de hoeveelheid waterstof-ionen. Bekende voorbeelden zijn:

Waterstofzouten

Naamgeving

De naam van zouten waarin ook waterstof als kation voorkomt wijkt af van de manier waarop de naam andere dubbelzouten wordt opgebouwd. Waterstof staat altijd direct voor het anion. Voorbeelden zijn:

Formule	Naam	Triviale naam
$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2$ Sjabloon:!! Calciumwaterstofcorbonaat Sjabloon:!! Calciumbicarbonaat
$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ Sjabloon:!! Natriumwaterstofcarbonaat Sjabloon:!! Natriumbicarbonaat
$\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ Sjabloon:!! Kaliumwaterstofsulfaat Sjabloon:!! Kaliumbisulfaat
$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ Sjabloon:!! Natriumwaterstofsulfiet Sjabloon:!! Natriumbisulfiet
$\mathrm{K}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ Sjabloon:!! Monokaliumdiwaterstoffosfaat Sjabloon:!!
$\mathrm{K}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$ Sjabloon:!! Dikaliummononwaterstoffosfaat Sjabloon:!!

Naamgeving

Calciumwaterstofcarbonaat

: Calciumwaterstofcarbonaat: $\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2$

Calciumwaterstofcarbonaat is, in tegenstelling calciumcarbonaat, redelijk goed oplosbaar. Dat calciumcarbonaat slecht oplosbaar is, blijkt wel uit de verschillende vormen waarin het in de natuur voorkomt, met de krijtrotsen van Dover en de vele soorten marmer als bekendste voorbeelden.

Een bekend voorbeeld wordt gevormd door ketelsteen. Tijdens de bereiding van drinkwater wordt calciumchloride gebruikt om fosfaten uit het water te verwijderen. Om zeker te weten dat zoveel mogelijk fosfaat wordt verwijderd gebruikt het waterbedrijf een ruime hoeveelheid calciumchloride. Dat is geen probleem. Calcium is een van de elementen die niet mogen ontbreken in een volwaardig dieet. Ook chloride, in de vorm van een deel van keukenzout, vormt geen probleem als bestanddeel van voeding.

Calciumwaterstofcarbonaat
The white cliffs of Dover

: Een andere component die vaak in drinkwater voorkomt is opgelost kooldioxidegas. In water reageert dit tot koolzuur:

$\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

wat, als er weinig $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ aanwezig is, verder reageert:

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$

Als water verwarmd wordt reageren twee waterstofcarbonaat-ionen met elkaar:

$2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Met het ook aanwezige calcium reageert het carbonaat-ion tot het slecht oplosbare calciumcarbonaat:

$\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{v})$

Ketelsteen

Ketelsteen in een pijp Ketelsteen uit een waterkoker

Natriumwaterstofcarbonaat en Natriumdiwaterstoffosfaat

: Natriumwaterstofcarbonaat: $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

Natriumdiwaterstoffosfaat: $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

Dit mengsel is vooral bekend onder de Nederlandse naam bakpoeder of de Engelse naam baking soda. Van bakpoeder is natriumwaterstofcarbonaat de werkzame component. Daarnaast is er meestal een ander waterstofzout aanwezig. Dit zout levert de $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$-ionen die nodig zijn voor de reactie. Vaak wordt hiervoor natriumdiwaterstoffosfaat ($\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$) gebruikt. Bakpoeder werkt in deeg voor een deel op dezelfde manier als gist: er wordt koolzuurgas ($\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$) gevormd. De belletjes gas zorgen voor het rijzen en het luchtig worden van het baksel. In tegenstelling tot gist worden er naast zout geen andere stoffen gevormd. De reacties zijn:

• oplossen van $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{2-}$

• oplossen van $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$

• reactie van $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ met $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$

$\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Natriumwaterstofcarbonaat
Bakpoeder

Bakpoeder, advertentie uit 1902