Säure/Basen Flashcards
Säure/Base-Konzept nach Arrhenius
Definition:
Eine Säure ist eine Verbindung, die in wässriger Lösung H+-Ionen (Protonen) abgibt.
Eine Base ist eine Verbindung, die in wässriger Lösung OH−-Ionen (Hydroxid-Ionen) abgibt.
Beispiel:
Salzsäure (HCl ist eine Säure, da sie in Wasser H+H+ abgibt:
HCl→H+Cl−
HCl→H+Cl−
Natriumhydroxid (NaOHNaOH) ist eine Base, da es in Wasser OH− freisetzt:
NaOH→Na+OH−
NaOH→Na+OH−
Einschränkungen:
Nur wässrige Lösungen werden betrachtet. Substanzen ohne H+ oder OH− (z. B.NH3) können nicht als Säure oder Base klassifiziert werden.
Säure/Base-Konzept nach Brønsted
Definition:
Eine Säure ist ein Protonen-Donator (gibt H+ ab).
Eine Base ist ein Protonen-Akzeptor (nimmt H+ auf).
Beispiel:
Ammoniak (NH3) wirkt als Base, da es H+ von Wasser aufnimmt:
NH3+H2O→NH4+OH−
NH3+H2O→NH4+OH−
Wasser (H2O) wirkt als Säure, da es H+ abgibt.
Vorteile:
Kann auch Nicht-wässrige Systeme beschreiben. Umfasst Säuren und Basen ohne direkte H+- und OH−-Produktion.
Säure/Base-Konzept nach Lewis
Definition:
Eine Säure ist eine Elektronenpaar-Akzeptor.
Eine Base ist eine Elektronenpaar-Donator.
Beispiel:
Bortrifluorid (BF3) ist eine Lewis-Säure, da es ein Elektronenpaar aufnehmen kann.
Ammoniak (NH3NH3) ist eine Lewis-Base, da es ein Elektronenpaar zur Verfügung stellt:
BF3+NH3→F3B-NH3
BF3+NH3→F3B-NH3
Vorteile:
Kann Reaktionen erklären, die keine Protonenübertragung beinhalten, z. B. Koordinationsreaktionen. Umfasst Metall-Ligand-Wechselwirkungen.
Säure/Base-Konzept nach Pearson
Definition:
Säuren und Basen werden in “hart” und “weich” eingeteilt.
Harte Säuren und harte Basen bevorzugen Wechselwirkungen untereinander, ebenso wie weiche Säuren und weiche Basen.
Beispiele:
Harte Säure: H+, Na+ (klein, hohe Ladung, schwer polarisierbar).
Weiche Säure: Ag+, Hg22+ (größer, leicht polarisierbar).
Harte Base: OH−, F− (klein, schwer polarisierbar).
Weiche Base: I−, S2− (leicht polarisierbar).
Anwendung:
HSAB erklärt Stabilität und Selektivität von Säure-Base-Reaktionen, z. B. in der Metallkomplexchemie.
konjugiertes Säure/Base-Paar
- zwei Teilchen, die sich um ein Proton unterscheiden
was ist eine konjugierte Brönstedt-Base oder -Säure?
- konjugierte Base entsteht, wenn eine Säure ein Proton (H+) abgibt
- eine konjugierte Säure entsteht, wenn eine Base ein Proton aufnimmt (H+)
wie gibt man für Teilchen die zugehörigen konjugierten Säuren/Basen an? => Vorgehen
Bsp.: CN-
Protolyse
bezeichnet eine chemische Reaktion, bei der ein Proton (H+) von einem Reaktionspartner auf den anderen übertragen wird.
für Berechnung des pH-Wertes ist Protolyseverhalten des gelösten Stoffes wichtig, weil…
Protolyseverhalten beschreibt, wie der gelöste Stoff Protonen abgibt (Säure) oder aufnimmt (Base). Es ist wichtig zu wissen:
Handelt es sich um eine starke oder schwache Säure/Base?
Starke Säuren/Basen dissoziieren (zerfallen) vollständig in Wasser.
Schwache Säuren/Basen dissoziieren nur teilweise, und es stellt sich ein Gleichgewicht ein.
Wie viel dissoziiert tatsächlich?
Für schwache Säuren/Basen muss man den pKsKs- oder pKbKb-Wert kennen, um zu berechnen, wie viel Protonen abgegeben oder aufgenommen werden.
Warum ist das wichtig?
Das Protolyseverhalten bestimmt, wie viele H+H+- bzw. OH−OH−-Ionen in der Lösung vorhanden sind, was direkt den pH-Wert beeinflusst.
für Berechnung des pH-Wertes muss klar sein, welche Stoffmenge einer Säure oder Base insgesamt gelöst ist und welcher Ausgangskonzentration c0c0 dies entspricht
Die Ausgangskonzentration c0c0 ist die Konzentration der Säure oder Base vor der Dissoziation.
Beispiel: Wenn 0,1 mol HClHCl in 1 Liter Wasser gelöst sind, ist c0=0,1 mol/lc0=0,1mol/l.
Warum ist das wichtig?
Bei starken Säuren/Basen entspricht die Konzentration der gelösten Substanz direkt der Konzentration der entstandenen H+H+- bzw. OH−OH−-Ionen. Bei schwachen Säuren/Basen ergibt sich die Konzentration der H+H+- bzw. OH−OH−-Ionen aus dem Protolyse-Gleichgewicht, und c0c0 wird als Ausgangspunkt der Berechnung benötigt.
2 wichtige Faktoren zur pH-Wert Berechnung
Die Berechnung des pH-Werts hängt von zwei zentralen Faktoren ab:
Protolyseverhalten: Wie stark dissoziiert die Säure/Base, und wie viele Protonen (H+H+) werden freigesetzt oder aufgenommen? Ausgangskonzentration (c0c0): Wie viel Säure/Base ist insgesamt gelöst, und in welcher Menge dissoziieren die Moleküle in der Lösung?
Ist der Stoff vollständig dissoziiert (wie bei HClHCl oder NaOHNaOH), sind die Berechnungen einfach und direkt. Liegt nur eine teilweise Dissoziation vor (wie bei schwachen Säuren/Basen), müssen Gleichgewichtsbetrachtungen einbezogen werden, was die Berechnungen komplexer macht.
pH Wert Definition
- beschreibt Protonenkonzentration als negativ dekadischer Logarithmus der Konzentration
0 bis <7 sauer
7 neutral
7< bis 14 basisch
pKs Wert und pKB Wert
Säurekonstante
Basekonstante
Wert < 4 => starke Säure/Base
> 4 => schwach
Mol/ Molare Masse
- Untersuchung, wie viele H Teilchen 1g ergeben
- da Zahl lang ist, wird angegeben, dass bei H 1mol gleich ein 1g ist
- (Elektronen haben kaum Gewicht, deswegen werden die Protonen betrachtet)
- Atom wie bspw. He hat 4fache Masse von H => feste Anzahl an He Atomen wiegen 4x so viel wie die gleiche Zahl an H Atomen
=> 1 Mol He = 4g
=> daraus ergibt sich Molare Masse - gibt an wie viel g ein Stoff pro Molteilchen wiegt (g/mol)
Methode zur Berechnung des pH Wertes eines Puffersystems
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung:
pH=pKs+log([A−]/ [HA])
A- = Konzentration der Base
HA = Konzentraton des Säure
