Neutralisation (Chemie)

Was ist eine Neutralisation?

Bei einer Neutralisation (manchmal auch Neutralisierung) reagiert eine Säure mit einer Base (Lauge). Dadurch kann die ätzende Wirkung von Säuren und von Basen aufgehoben werden. Wenn du eine Säure neutralisieren möchtest, gibst du eine geeignete Menge einer Base hinzu. Willst du eine Base neutralisieren, gibst du eine geeignete Menge einer Säure hinzu. 

Den Punkt, an dem die Säure bzw. die Base neutralisiert wurde, nennst du Neutralisationspunkt. Am Neutralisationspunkt herrscht ein pH-Wert von 7. Denn eine Lösung mit dem pH-Wert 7 ist nach Definition eine neutrale Lösung. Aber Vorsicht: Das bedeutet nicht, dass an dem Punkt die gleiche Menge an Säure oder Base vorliegt.

Eine Neutralisationsreaktion findet meistens in wässrigen Lösungen statt. Dabei bilden die Oxonium-Ionen (H₃O⁺) der Säure mit den Hydroxid-Ionen (OH^–) der Base Wassermoleküle (H₂O). In der Reaktionsgleichung sieht das so aus:

H₃O⁺ + OH^– 2 H₂O.

Neutralisation Salzsäure Natronlauge

Ein häufiges Beispiel für eine Säure Base Neutralisation ist die Neutralisationsreaktion von Salzsäure (HCl) und Natronlauge (NaOH). Als einzelne Substanzen wirken Salzsäure und Natronlauge ätzend. Salzsäure hat einen pH-Wert von 0 und ist daher eine sehr starke Säure. Natronlauge hingegen hat einen pH-Wert von 14 und ist damit extrem basisch. Vermischt du jetzt Salzsäure und Natronlauge miteinander, werden sie neutralisiert. Sie sind erst vollständig neutralisiert, wenn sie den Neutralisationspunkt (pH-Wert = 7) erreicht haben.

Durch die Neutralisation erhältst du dann tatsächlich komplett harmlose Stoffe, die du sogar jeden Tag benötigst : Wasser und Natriumchlorid (Kochsalz). 

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Die Reaktionsgleichung zu der Neutralisation stellst du so auf:

H₃O⁺ + Cl^– + Na⁺ + OH^– Na⁺ + Cl^– + 2 H₂O.

Da die Natrium-Ionen positiv und die Chlorid-Ionen negativ geladen sind, gehen sie eine Verbindung ein. Deshalb kannst du die Neutralisationsgleichung auch so aufschreiben:

H₃O⁺ + Cl^– + Na⁺ + OH^– NaCl + 2 H₂O.

Jetzt fragst du dich vielleicht, woher denn die H₃O⁺ – Ionen kommen, obwohl HCl doch aus einem Wasserstoffatom H und einem Chloratom Cl besteht? Da die Säure Base Neutralisation in wässriger Lösung stattfindet, entstehen durch die Reaktion der H⁺-Ionen mit Wasser die Oxoniumionen:

HCl + H₂O H₃O⁺ + Cl^–.

Durch die Neutralisationsreaktion wird Wärme frei, da es eine exotherme (unter Freiwerden von Wärme ablaufende) Reaktion ist. Die freiwerdende Wärme kannst du auch als Neutralisationswärme bezeichnen.

Neutralisation im Alltag

Die Neutralisation begegnet dir nicht nur in der Chemie, sondern auch im Alltag. Vielleicht hast du schon einmal etwas vom sauren Regen gehört. Dabei handelt es sich um Regen, der einen pH-Wert unter 5,5 hat. Da der Regen auf den Boden fällt, beeinflusst er auch den pH-Wert des Bodens. Das kann zum Beispiel bei manchen Pflanzen dazu führen, dass ihr Wachstum erschwert wird.

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Um dem entgegenzuwirken, wird oft Kalk (CaCO₃) über dem Boden verstreut. Dadurch findet eine Neutralisation des sauren Regens im Boden statt. Die Reaktionsgleichung dazu sieht folgendermaßen aus:

2 H₃O⁺ + CaCO₃ Ca²⁺ + CO₂ + 3 H₂O.

Auch in deinem Körper kann manchmal eine Neutralisationsreaktion nötig sein. In deinem Magen befindet sich Magensäure. Der PH-Wert im Magen ist daher eher gering. Durch Stress oder Konsum von fettigem Essen kann es sein, dass dein Magen zu viel Säure produziert und er sozusagen übersäuert. Wenn der Verschlussmechanismus im Magen nicht richtig funktioniert, kann es sein, dass die Magensäure in deine Speiseröhre gelangt. Das sorgt nicht nur für ein unangenehmes Gefühl, sondern kann auch zu Entzündungen in der Speiseröhre führen. Ein Medikament, das du Antazida nennst, kann die Magensäure dann neutralisieren. 

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Neutralisation berechnen

Vielleicht hat dein Chemielehrer in der Schule zum Thema Neutralisation auch ein Experiment durchgeführt. Falls ja, war es wahrscheinlich eine Säure Base Titration (auch Neutralisationstitration). Bei der Neutralisationstitration kannst du nämlich sehen, an welchem Punkt die Säure bzw. die Base neutralisiert wurde. Den sogenannten Äquivalenzpunkt erkennst du dann daran, dass sich die Farbe der Lösung ändert. 

Mithilfe des Äquivalenzpunkts kannst du die Konzentration einer Säure bzw. einer Base berechnen. Das machst du über die Formel:

V ist dabei das Volumen, das du von der Glasröhre ablesen kannst, sobald der Äquivalenzpunkt erreicht ist. Bei den anderen beiden Parametern handelt es sich um die zu ermittelnde Konzentration c und die Stoffmenge n (der Wert ist angegeben). Schau jetzt bei unserem Video zur Säure Base Titration vorbei, um die Berechnung der Konzentration im Detail erklärt zu bekommen. Außerdem zeigen wir dir dort den Versuchsaufbau einer Titration.