8. Säure-Base Theorie Flashcards
Dissoziation
Zerfall einer Verbindung in Moleküle / Atomen / Ionen
Hydratation
elektrostatische Wasseranlagerung an Ionen oder dipolare Moleküle
Protolyse
Protonenübertragungsreaktionen
Neutralisation
Säure-Base-Reaktion, bei der eine neutrale Lösung entsteht
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
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)
Woran erkennt man eine Säure-Base-Reaktion?
Reaktion, die über Protonenübertragung verläuft
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
Ampholyte Definition + Bsp
Stoffe die je nach Reaktionspartner sowohl als Säure als auch als Base reagieren können
zB H2O, HCO3-, H2PO4-, HSO4-
pH-Wert definieren
negativer, dekadischer Logarithmus der
Oxonium-Ionenkonzentration
pOH-Wert definieren
negativer, dekadischer Logarithmus der
Hydroxid-Ionenkonzentration
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
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
Säurenkonstante
HA + H2O ⇌ H3O+ + A-
K_A = [H3O+][A-] / [HA]
Deswegen: hohe Säurekonstante –> starke Säure
Basenkonstante
A- + H2O ⇌ HA + OH-
K_B = [OH-][HA] / [A-]
Deswegen: hohe Basenkonstante –> starke Base
Ionenprodukt des Wassers
1 * 10e-14 mol^2/l^2
bei 25°
Je stärker eine Säure, desto ______ ist die konjugierte Base
schwächer
pK_w
= - logK_s - logK_b
= pK_s + pK_b
= 14
pH
schwache Säure
= ½(pK_s - log[c0])
[c0] - Anfangskonzentration!
pH
starke Säure
= - log[H+]
Säure absolut vollständig dissoziiert, weil stark
pH
schwache Base
= 14 - ½(pK_b - log[c0])
pH
starke Base
= 14 + log[OH-]
Protolysegrad
α
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
