Säuren und Basen Flashcards
Definiere Säuren und Basen nach Brönsted.
Nach Brönsted sind Säuren Stoffe, die H+-Ionen abgeben, und Basen Stoffe, die H+-Ionen aufnehmen.
Salzsäure: was ist das korrespondierende Säure-Base-Paar oder auch konjugierte Säure-Basen-Paar? Gib ein Beispiel für eine entsprechende Säure-Base-Reaktion.
HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl-
Bei der Rückreaktion würde das Cl- also wieder das H+ aufnehmen, ist also die Base und das H3O+ das H+ abgeben, ist also die Säure.
HCl und Cl- bezeichnet man daher als korrespondierendes Säure-Base-Paar oder auch konjugiertes Säure-Basen-Paar, was so viel wie „einander zugehörig“ bedeutet.
Man sagt, dass Cl- die konjugierte Base von HCl ist, bzw. HCl die konjugierte Säure von Cl- und H3O+ die konjugierte Säure von H2O ist, bzw. H2O die konjugierte Base von H3O+. Konjugierte Säure-Basen-Paare unterscheiden sich immer genau in einem H+ Ion.
Phosphorsäure ist eine mehrprotonige Säure. Was bedeutet das? Nenne dessen konjugierten Säure-Base Paare.
Mehrprotonige Säuren können mehr als ein Proton (H+) abgeben. Dies tun sie aber nur schrittweise. Entsprechend liegen bei der Phosphorsäure folgende konjugierte SB-Paare vor:
H3PO4 und H2PO4(-),
oder H2PO4(-) und HPO4(2-),
oder HPO4(2-) und PO4(3-),
aber niemals z.B. H3PO4 und HPO4(2-)
Was bilden Basen in Wasser?
Basen führen in Wasser zur Bildung von OH-, welches Hydroxid-Ion genannt wird.
Ammoniak ist eine wichtige Base. Wie lautet dessen Summenformel?
NH3
Natrium- und Kaliumhydroxid sind wichtige Basen. Wie lautet deren Summenformel und wie werden sie in wässriger Lösung genannt? Welchen Einfluss haben sie auf den Anteil von Hydroxidionen in Wasser?
NaOH und KOH.
In wässriger Lösung werden sie Natronlauge und Kalilauge genannt.
In wässriger Lösung bilden beide Basen OH- Ionen aus, die H+ aus H2O aufnehmen. Dies führt wiederum zur Bildung von H2O und OH-. Es führt also im Endeffekt zu keiner Veränderung des OH- Anteils im Wasser.
Was sind Ampholyte bzw. Amphotere? Was sind Beispiele hierfür?
Stoffe, die sowohl als Säure als auch als Base reagieren können.
Amphotere ist der allgemeinere Begriff und kann sich auch auf andere Dinge beziehen, wie z.B. Stoffe, die sowohl oxidierend als auch reduzierend wirken können.
Beispiele für Ampholyte sind H2O oder Zwischenstufen von mehrprotonigen Säuren, wie von der Phosphorsäure H3PO4 die konjugierte Base H2PO4-, die sowohl als Säure reagieren kann und zu HPO4(2-) wird, oder als Base reagiert und wieder zu H3PO4 wird.
Was bezeichnet der Begriff Protolyse?
Allgemein wird die Säure-Base-Reaktion auch Protolyse genannt (Proton, Lysis = spalten). Es ist aber eine Protonenübertragungsreaktion und keine reine Protonenabspaltung.
Warum kann destilliertes Wasser Strom leiten?
Reines Wasser reagiert z.T. mit sich selbst in einer Säure-Base-Reaktion, was man als Autoprotolyse des Wassers bezeichnet.
H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH-
Die Ionen, die bei der Autoprotolyse entstehen, können als elektrische Ladungsträger fungieren.
Wie hoch liegt die Ionenkonzentration in Wasser? Wie hoch ist die Konzentration von H2O dagegen?
Die Konzentration der Ionen in normalem Wasser beträgt jeweils 10^-7 mol/l.
Die Konzentration von H2O dagegen ca. 55,5 mol/l, denn 1 mol H2O wiegt 18g und in 1 Liter, also 1 kg Wasser passen daher ca. 55,5 mol.
Was ist das Ionenprodukt des Wassers? Welchen Wert hat es? Unter welchen Bedingungen liegt es bei diesem Wert?
Die Autoprotolyse und Konzentrationen der Ionen wird gelegentlich auch mit dem Ionenprodukt des Wassers beschrieben, also
[H3O+] * [OH-]
wobei eckige Klammern immer für „Konzentration“ stehen. Das Ionenprodukt ist daher
10^-7 * 10^-7 = 10^-14
Der Wert gilt für 25°C, bei deutlich höheren oder niedrigeren Temperaturen weicht er ab.
Das Ionenprodukt wird manchmal in der Einheit mol^2/l^2 angegeben, weil es sich ja aus mol/l * mol/l ergibt. Also 10^-14 mol^2/l^2.
Definiere den pH-Wert.
Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Hydroniumionen-Konzentration (H3O+) in mol / l.
pH = - lg [H3O+]
pH steht für „potentia Hydrogenii“ und bedeutet „Stärke des Wasserstoffs“.
Wie lässt sich der pH-Wert bei starken einprotonigen Säuren bestimmen? Gib ein Beispiel.
Der pH-Wert lässt sich direkt aus der Säurekonzentration erschließen, der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Säurekonzentration. Denn die Säurekonzentration ist gleich der H3O+-Konzentration, da alle Protonen abgegeben werden.
Wird die starke einprotonige Säure HCl (Salzsäure) in einer Konzentration von 0,001 mol / l in Wasser gegeben, dann bilden sich somit auch 0,001 mol / l H3O+.
Wie lässt sich der pH-Wert von Schwefelsäure bestimmen?
Bei Schwefelsäure (H2SO4) kann man davon ausgehen, dass es beide Protonen abgibt. Dies gilt nur bei geringer Schwefelsäurekonzentration.
0,0001 mol / l Schwefelsäure erzeugt also ca. 0,0002 mol / l H3O+.
Da bei solchen Zahlen der dekadische Logarithmus nur mit Taschenrechner zu bestimmen ist, wird in Aufgaben eher eine Schwefelsäurekonzentration von z.B. 5 * 10^-5 mol / l genannt, die dann zu 10 * 10^-5, also zu 10^-4 mol / l H3O+ führt und damit zum pH-Wert 4.
Wie lässt sich der pH-Wert bei nicht-wässrigen Lösungen bestimmen?
Einen pH-Wert gibt es nur bei wässrigen Lösungen. Weil der pH-Wert sich nur auf die Konzentration von H3O+ bezieht, gibt es den pH-Wert nur, wenn die Säure in Wasser gelöst ist. Gleiches gilt für den pOH-Wert, auch er bezieht sich nur auf Wasser.
Definiere den pOH-Wert.
pOH = - lg [OH-]
Genau wie man den pH-Wert berechnen kann, kann man auch den negativen dekadischen Logarithmus der Hydroxidionen (OH-) berechnen. Werden Basen in Wasser gegeben, nehmen die Basen ein H+ aus dem Wasser auf und führen zur Bildung von OH-.
Beschreibe das Verhältnis von pH-Wert und pOH-Wert.
pH + pOH = 14
Die Autoprotolyse des Wassers befindet sich in einem chemischen Gleichgewicht. Dies führt dazu, dass eine Erhöhung der H3O+-Konzentration immer mit einer Erniedrigung der OH- -Konzentration einhergeht. Das Ionenprodukt des Wassers bleibt dabei gleich. So ergibt sich auch, dass in ein und derselben Lösung der pH-Wert und der pOH addiert immer 14 ergeben.
Bei welchen pH-Werten ist eine Lösung sauer, bei welchen pH-Werten ist sie basisch? Welche Ausnahme gibt es?
Ist der pH-Wert kleiner als 7, dann ist die Lösung sauer. Es sind mehr Hydronium-Ionen als Hydroxid-Ionen vorhanden. Ist der pH-Wert größer als 7, ist die Lösung basisch. Es sind mehr Hydroxid-Ionen als Hydroniumionen vorhanden.
Die einzige Ausnahme bestünde, wenn die Temperatur der Lösung stark von „normalen“ Temperaturen abweicht, da das Ionenprodukt temperaturabhängig ist.
Wie ist der pH-Wert von 100 °C heißem reinem Wasser, wenn das Ionenprodukt ca. um den Faktor 100 höher liegt als bei 25°C?
6, da das Ionenprodukt 10^-12 beträgt, die H3O+ und OH- Konzentration also jeweils 10^-6 mol/l.
Ist die Autoprotolyse von Wasser endo- oder exotherm?
Die Autoprotolyse des Wassers ist endotherm. Bei Temperaturerhöhung wird gemäß dem Prinzip des geringsten Zwanges die endotherme Reaktion begünstigt, was hier die Bildung der Produkte ist:
H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH
Die Produktkonzentration steigt von jeweils 10-7 mol/l bei 25 °C auf je ca. 10-6 mol/l bei 100 °C.
Wie sind starke und schwache Säuren definiert?
Ist die Säure sehr stark, liegt das chemische Gleichgewicht fast ausschließlich auf Seite der Produkte, es dissoziieren also (fast) alle Moleküle der Säure. Ist die Säure sehr schwach, liegt das chemische Gleichgewicht fast ausschließlich auf Seite der Edukte, es liegt also fast nur die protonierte Säure vor, es entsteht kaum H3O+.
