8. Säure-Base Theorie

Question 1

Dissoziation

Answer 1

Zerfall einer Verbindung in Moleküle / Atomen / Ionen

Question 2

Hydratation

Answer 2

elektrostatische Wasseranlagerung an Ionen oder dipolare Moleküle

Question 3

Protolyse

Answer 3

Protonenübertragungsreaktionen

Question 4

Neutralisation

Answer 4

Säure-Base-Reaktion, bei der eine neutrale Lösung entsteht

Question 5

Säure-Base Definitionen: Arrhenius

Answer 5

Säure: H-Verbindung, die in wässriger Lösung H+ bilden

Base: Hydroxide, die in wässriger Lösung OH- Ionen Bilden

–> S und B sind nach Arrhenius fixierte Stoffklassen

Question 6

Säure-Base Definitionen: Brönstedt-Lowry

Answer 6

Säure: Protonendonator

Base: Protonenakzeptor

–> S und B sind keine fixierten Stoffklassen, sondern nach der Funktion definiert (klar sichtbar bei Ampholyten)

Question 7

Woran erkennt man eine Säure-Base-Reaktion?

Answer 7

Reaktion, die über Protonenübertragung verläuft

Question 8

Bsp (konjugiertes) Säure-Base Paar

Answer 8

HCl + H2O Cl- + H3O+

• Säure HCl/ Base Cl-
• Säure H3O+/ Base H2O

H2O + NH3 OH- + NH4+

• Säure H2O / Base OH-
• Säure NH4+/ Base NH3

Question 9

Ampholyte Definition + Bsp

Answer 9

Stoffe die je nach Reaktionspartner sowohl als Säure als auch als Base reagieren können

zB H2O, HCO3-, H2PO4-, HSO4-

Question 10

pH-Wert definieren

Answer 10

negativer, dekadischer Logarithmus der

Oxonium-Ionenkonzentration

Question 11

pOH-Wert definieren

Answer 11

negativer, dekadischer Logarithmus der

Hydroxid-Ionenkonzentration

Question 12

Ionenprodukt des Wassers

Answer 12

Autoprotolyse des Wassers:
H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH-

MWK: K = ( [H3O+][OH-] ) / [H2O]^2

[H2O] ungefähr konstant

–> Ionenprodukt des Wassers:
K_w = [H3O+][OH-+]
bei 25°: K_w =10e-14 mol^2/l^2

*Ionenprodukt des Wassers = K_s * K_b von konjugierter S-B Paar

Question 13

Aussage mit Hilfe der pKS- bzw. pKB-Werte zu Säuren bzw. Basen treffen?

Answer 13

je GRÖßER der K_s-Wert, desto STÄRKER die Säure
je GRÖßER der K_b-Wert, desto STÄRKER die Base

pK_s = - log(K_s)
pK_b = - log(K_b)

–>

je KLEINER der pK_s-Wert, desto STÄRKER die Säure
je KLEINER der pK_b-Wert, desto STÄRKER die Base

Question 14

Säurenkonstante

Answer 14

HA + H2O ⇌ H3O+ + A-

K_A = [H3O+][A-] / [HA]

Deswegen: hohe Säurekonstante –> starke Säure

Question 15

Basenkonstante

Answer 15

A- + H2O ⇌ HA + OH-

K_B = [OH-][HA] / [A-]

Deswegen: hohe Basenkonstante –> starke Base

Question 16

Ionenprodukt des Wassers

Answer 16

1 * 10e-14 mol^2/l^2

bei 25°

Question 17

Je stärker eine Säure, desto ______ ist die konjugierte Base

Answer 17

schwächer

Question 18

pK_w

Answer 18

= - logK_s - logK_b
= pK_s + pK_b
= 14

Question 19

pH

schwache Säure

Answer 19

= ½(pK_s - log[c0])

[c0] - Anfangskonzentration!

Question 20

pH

starke Säure

Answer 20

= - log[H+]

Säure absolut vollständig dissoziiert, weil stark

Question 21

pH

schwache Base

Answer 21

= 14 - ½(pK_b - log[c0])

Question 22

pH

starke Base

Answer 22

= 14 + log[OH-]

Question 23

Protolysegrad

Answer 23

α

Welche Teil von Säure protolysiert ist

Protolysegrad hoch –> starke Säure

Der Protolysegrad einer schwacher Säure ist umgekehrt proportional zur Konzentration

Question 24

Titration: Äquivalenzpunkt

Answer 24

[H+] = [OH-] –> pH = 7 (Neutral)

Question 25

Titration: Formel für unbekannte Konzentration

Answer 25

zB NaOH + HCl → NaCl + H2O

am Äquivalenzpunkt
V(NaOH) * c(NaOH) = V(HCl) * c(HCl) –>
c(HCl) = V(NaOH) * C(NaOH) / V(HCl)

Question 26

Titration: Indikator + Bsp

Answer 26

Schwache organische Säure HInd und ihre konjugierte Base Ind-

zB Phenolpthalein

• unter pH 8,2: farblos
• bei pH 8,2 oder größer: violette Farbe

zB

• Bromothymolblau
• Methylorange

Question 27

Pufferlösung

Answer 27

Mischung aus

• schwacher Säure und ihre konjugierte Base
• oder schwache Base und ihre konjugierte Säure

Verhindert große Änderung des pH-Werts bei Zugabe von der Säure oder Base

zB: Acetat-Puffer - n(CH3CO2-) = n(CH3CO2H)

Question 28

Pufferlösung: Henderson-Hasselbalch Gleichung

Answer 28

pH = pK_s + log ( [Base] / [Säure] )

pH = pK_s - log ( [Säure] / [Base]

Question 29

Azidität entlang einer Periode?

Answer 29

nimmt zu wegen Elektronegativität

zB mit pK_s:
NH3: 23
OH2: 14
HF: 3

Question 30

Azidität in einer Gruppe

Answer 30

nimmt zu wegen Ladungsdichte

HF < HCl < HBr < HI

Question 31

Säure und Basen nach Lewis

Answer 31

Funktioniert auch für Reaktionen in denen keine Protonenübertragung stattfindet

Question 32

Lewis-Säure

Answer 32

Elektronenakzeptor

Question 33

Lewis-Base

Answer 33

Elektronendonator

Question 34

Lewis Bsp

Answer 34

Lewis-Säure Bsp: Bortrifluorid BF3

• sp2 hybridisiert
• unbesetztes p-Orbital –> Elektronenakzeptor

Lewis-Base Bsp: Ammoniak NH3

• sp3 hybridisiert
• freies Elektronenpaar –> Elektronendonor

BF3 + NH3 –> BF3- + NH3+ (Salz)
keine Protonenübertragungsreaktion!

Question 35

Lewis: harte Säure

Answer 35

Kationen mit hohen Ladungsdichte

zB H+ Al3+ Fe3+ Cu2+

reagieren nur mit harte Basen

Question 36

Lewis: weiche Säure

Answer 36

Kationen mit niedrige Ladungsdichte

zB Pd2+ P+ Ag+ Au+ Cu+

reagieren nur mit weiche Basen

Question 37

Lewis: harte Base

Answer 37

Oxanionen

zB SO42- NO3- PO43- CO32-

reagieren nur mit harte Säuren

Question 38

Lewis: weiche Base

Answer 38

zB H- I- S2- CO CN-

reagieren nur mit weiche Säuren

Question 39

Warum falsch:

10e-8 mol/l Lösung von HCl
—> pH=8

Answer 39

HCl ist starke Säure, auch wenn sehr verdünnt wird nie basisch –> immer pH < 7

hier kann man nicht übliche Formel für starke Säuren benutzen

Wegen Autoprotolyse des Wassers!

Question 40

Puffer: optimale Mischungsverhältnis

Answer 40

bei äquimolar Mischung

Question 41

(Zusatz außerhalb des Themas)

Nernstsche Verteilungsgesetz

Answer 41

Verteilung eines gelösten Stoffes in zwei nicht mischbaren Lösungsmittel:

Verhältnis der c des Stoffes A im Lösungsmittel 1 zur c von A im Lösungsmittel 2 ist konstant

Gleichgewicht: K = CA1 / CA2

Benutzung

• Stofftrennung
• chromatographische Verfahren