Säuren, Basen und pH-Werte

Elektrolyte:

Elektrolyte dissoziieren in wässriger Lösung in ihre Ionen.

o Dazu gehören: Säuren, Basen, Salze und Wassero Den Vorgang des Zerfalls nennt man elektrolytische

Dissoziation

Beim Lösen eines Salzkristalls schieben sich die Lösungsmittelmoleküle zwischen die einzelnen Ionen und brechen dabei ein Ion nach dem anderen heraus und halten es in Lösung.

o Diesen Vorgang nennt man Solvatation (im Fall von H2O Hydratation)

Elektrolyte:

Schwache Elektrolyte:o Sind nur wenig dissoziiert

Starke Elektrolyte o Sind (fast) vollständig

Säuren und Basen

Da Wasser ein Elektrolyt ist zerfällt es in wässriger Lösung in Ionen (dissoziieren).

H2O H+ + OH-

Jedoch ist diese Gleichung nicht ganz richtig.

Säuren und Basen In wässriger Lösung gibt es keine H+ Ionen, sondern die

H+ Ionen werden von einer Hülle aus Wassermolekülen umgeben, wodurch H3O+ entsteht(Oxonium-Ion, Hydronium-Ion).

Korrekt wäre, also die Gleichung:2H2O H3O+ + OH-

Einfachheitshalber lässt man aber die Hydrathülle weg und schreibt H+ wenn man H3O+

meint :

H2O ↔ H+ + OH-

Säuren und Basen

Definition von Säuren und Basen:

Eine Säure ist ein Stoff, der in wässriger Lösung H+-Ionen abgibt.

o Eine Säure muss mindestens ein Wasserstoffatom besitzen, das als Proton abgeben werden kann.

Eine Base ist ein Stoff, der in wässriger Lösung H+-Ionen aufnimmt.

o Eine Base braucht mindestens ein freies Elektronenpaar, an das sich das Proton binden kann.

o Die wichtigste Base ist OH- (Hydroxidion)

Säuren und Basen

Definition nach Brönsted:

Säuren sind Protonendonatoren (Abgeber) und Basen sind Protonenakzeptoren (Aufnehmer).

o Unabhängig davon in welcher Lösung sie sich befinden.

Protolyse Säuren dissoziieren in wässriger Lösung in Protonen

(H+) und Anionen:

BeispieleHCl ↔ H+ + Cl-

HNO2 ↔ H+ + NO2-

H2SO4 ↔ 2H+ + SO42-

Allgemeine Schreibweise einer Säuredissoziation:

HA ↔ H+ + A-

Säure Proton Anion

Die undissoziierte Säure muss nicht ungeladen sein. Es kommen auch positiv oder negativ geladene Säuren vor: NH4+, HCO3-…….

ProtolyseHA ↔ H+ + A-

Da dieses Proton ist klein und sehr beweglich ist, ist es ehr reaktionsfähig und möchte mit einem Partner reagieren.

So ein Partner - wenn er H+ aufnimmt- ist eine Base:

B + H+ ↔ BH+Base Proton

Protolyse

HA ↔ H+ + A-

B + H+ ↔ BH+

Base Proton

Säure Proton Anion

Grundsätzlich kann es weder die isolierte Reaktion einer Säure, noch die einer Base geben.

Man braucht immer beides, dann kann ein Proton von einem Stoff (Säure) auf einen anderen Stoff (Base) wechseln:

HA BH+

Säure Base

Protolyse

HA BH+

Säure Base

Nachdem die Übertragung des Protons von der Säure auf die Base statt gefunden hat, hat jetzt die bisherige Base das Proton und die Säure ist zum Anion geworden:

HA + B ↔ A- + BH+Säure SäureBaseBase

Ein Stoff kann nur als Säure reagieren wenn er eine Base als Partner findet

Die Reaktion bei der eine Säure ein Proton auf eine Base überträgt nennt man Protolyse.

Reaktion einer Säure mit WasserIn Wasser kommen nicht H+ Ionen, sondern nur H3O+-Ionen vor:

Nicht:

HA ↔ A- + H+

Sondern:

HA + H2O ↔ A- + H3O+

Wasser wirkt als Base und nimmt ein Proton auf. Das gebildete Oxonium-Ion kann das Proton wieder an eine Base abgeben.

In Reaktionsgleichungen wird trotzdem meist H+ angeschrieben, es aber sind H3O+-Ionen gemeint.

BaseSäure Base Säure

Reaktion einer Base mit Wasser

Ammoniak ist eine Base und nimmt H+ auf:

NH3 + H+ ↔ NH4+

In Wirklichkeit sieht die Reaktion so aus:

NH3 + H3O+ ↔ NH4+ + H2O

Die Reaktion von Ammoniak mit Wasser lautet:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-