8. Säure-Base Theorie Flashcards by Stevie Davies

Dissoziation

Zerfall einer Verbindung in Moleküle / Atomen / Ionen

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Hydratation

elektrostatische Wasseranlagerung an Ionen oder dipolare Moleküle

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Protolyse

Protonenübertragungsreaktionen

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Neutralisation

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

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Säure-Base Definitionen: Arrhenius

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

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Säure-Base Definitionen: Brönstedt-Lowry

Säure: Protonendonator

Base: Protonenakzeptor

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

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Woran erkennt man eine Säure-Base-Reaktion?

Reaktion, die über Protonenübertragung verläuft

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Bsp (konjugiertes) Säure-Base Paar

HCl + H2O Cl- + H3O+

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

H2O + NH3 OH- + NH4+

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

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Ampholyte Definition + Bsp

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

zB H2O, HCO3-, H2PO4-, HSO4-

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pH-Wert definieren

negativer, dekadischer Logarithmus der

Oxonium-Ionenkonzentration

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pOH-Wert definieren

negativer, dekadischer Logarithmus der

Hydroxid-Ionenkonzentration

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Ionenprodukt des Wassers

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

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

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

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Säurenkonstante

HA + H2O ⇌ H3O+ + A-

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

Deswegen: hohe Säurekonstante –> starke Säure

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Basenkonstante

A- + H2O ⇌ HA + OH-

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

Deswegen: hohe Basenkonstante –> starke Base

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Ionenprodukt des Wassers

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

bei 25°

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Je stärker eine Säure, desto ______ ist die konjugierte Base

schwächer

pK_w

= - logK_s - logK_b
= pK_s + pK_b
= 14

schwache Säure

= ½(pK_s - log[c0])

[c0] - Anfangskonzentration!

starke Säure

= - log[H+]

Säure absolut vollständig dissoziiert, weil stark

schwache Base

= 14 - ½(pK_b - log[c0])

starke Base

= 14 + log[OH-]

Protolysegrad

Welche Teil von Säure protolysiert ist

Protolysegrad hoch –> starke Säure

Der Protolysegrad einer schwacher Säure ist umgekehrt proportional zur Konzentration

Titration: Äquivalenzpunkt

[H+] = [OH-] –> pH = 7 (Neutral)

Titration: Formel für unbekannte Konzentration

zB NaOH + HCl → NaCl + H2O am Äquivalenzpunkt V(NaOH) * c(NaOH) = V(HCl) * c(HCl) --> c(HCl) = V(NaOH) * C(NaOH) / V(HCl)

Titration: Indikator + Bsp

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

Pufferlösung

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)

Pufferlösung: Henderson-Hasselbalch Gleichung

pH = pK_s + log ( [Base] / [Säure] ) pH = pK_s - log ( [Säure] / [Base]

Azidität entlang einer Periode?

nimmt zu wegen Elektronegativität zB mit pK_s: NH3: 23 OH2: 14 HF: 3

Azidität in einer Gruppe

nimmt zu wegen Ladungsdichte HF < HCl < HBr < HI

Säure und Basen nach Lewis

Funktioniert auch für Reaktionen in denen keine Protonenübertragung stattfindet

Lewis-Säure

Elektronenakzeptor

Lewis-Base

Elektronendonator

Lewis Bsp

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!

Lewis: harte Säure

Kationen mit hohen Ladungsdichte zB H+ Al3+ Fe3+ Cu2+ reagieren nur mit harte Basen

Lewis: weiche Säure

Kationen mit niedrige Ladungsdichte zB Pd2+ P+ Ag+ Au+ Cu+ reagieren nur mit weiche Basen

Lewis: harte Base

Oxanionen zB SO42- NO3- PO43- CO32- reagieren nur mit harte Säuren

Lewis: weiche Base

zB H- I- S2- CO CN- reagieren nur mit weiche Säuren

Warum falsch: 10e-8 mol/l Lösung von HCl ---> pH=8

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!

Puffer: optimale Mischungsverhältnis

bei äquimolar Mischung

(Zusatz außerhalb des Themas) Nernstsche Verteilungsgesetz

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