Chemie-Grundlagen

Chemie-Grundlagen
Sitzung 7
Wintersemester 2009/10
Dr. Alexander Kohly
Säuren und Basen 1
Lernziele
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Begriffklärung: Säuren und Basen
Definition nach Arrhenius und Brönstedt
Reaktionen von Säuren und Basen
Starke und schwache Säuren und Basen
Der pH-Wert
Chemische Reaktionsmechanismen
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Redoxreaktion (Reaktion mit Elektronenübergang) siehe Sitzung 5
Säure-Basen-Reaktion (Reaktion mit Protonenübergang) diese Sitzung
Fällungsreaktionen (Feststoffe entstehen)
Komplexreaktionen
Übersicht über Säuren und Basen in unserer Umgebung
Säuren und Basen (nach Arrhenius)
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Alle flüssigen Stoffe sind entweder sauer, neutral oder basisch.
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Gebildet werden sie durch die Abgabe bzw. Aufnahme von H+-Ionen in einer
wässrigen Lösung.
Säuren
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Bis etwa 1814 dachte man, dass Sauerstoff der Träger des sauren Charakters von
Säuren ist (daher auch der Name Sauerstoff).
Davy (1778-1829) widerlegte diese Theorie, indem er Chlorwasserstoff-Gas in
Wasser leitete und dieses nun auch saure Eigenschaften aufwies.
Arrhenius erkannte ca. 1884 das die H+ -Ionen Träger der sauren Eigenschaften
sind.
Säuren und Basen
Svante Arrhenius formulierte 1884 seine Säure-Basen-Theorie.
HCl
Eine Verbindung, die in wässriger
Lösung dissoziiert und H+-Ionen
freisetzt, ist eine Säure
. H2SO4
Eine Verbindung, die in wässriger
Lösung OH--Ionen freisetzt,
ist eine Base.
NaOH
Ba(OH)2
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H+ + Cl2H+ + SO4-Na+ + OHBa++ + 2OH-
Brönsted und Lowry erweiterten 1923 die Säure-Basen-Theorie von Arrhenius.
Teilchen, welche Protonen abgeben können, werden als Säuren oder
Protonendonator bezeichnet.
Teilchen, welche Protonen aufnehmen können, werden als Basen bzw. als
Protonenakzeptoren bezeichnet.
Brönsted
Eine Verbindung, die in
wässriger Lösung Protonen
(H+-Ionen) freisetzt, ist eine
Säure.
Protonendonator
Lowry
Eine Verbindung, die in
wässriger Lösung Protonen
(H+-Ionen) aufnimmt, ist eine
Base.
Protonenakzeptor
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Ähnlich wie bei der bekannten Redox-Reaktion, bei der keine Reduktion ohne eine
Oxidation stattfindet, findet auch keine Säurebildung ohne eine Basenbildung statt.
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Jede Säure-Basen-Reaktion ist mit dem Vorgang gekoppelt, bei dem ein Proton von
einer Säure auf eine Base übertragen wird.
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HCl + H2O
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HCl gibt Proton ab
H2O nimmt Proton auf
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Kann ein chemischer Stoff sowohl Protonen aufnehmen als auch abgeben, spricht
man von einem Ampholyt oder der Eigenschaft amphoter zu sein. Der bekannteste
Ampholyt ist Wasser, das sowohl die Bildung von OH− als auch H3O+ erlaubt.
H3O+
+
Cl-
= Säure
= Base
Neutral, also weder sauer noch basisch, sind alle
Lösungen bei denen das Verhältnis von HydroxidIonen und Wasserstoff-Ionen ausgeglichen ist.
Bildung von Säuren und Basen
Säuren
Nichtmetalloxid + Wasser
->
Säure
P2O5
+
3H20
->
2H3PO4
SO3
+
H20
->
H2SO4
Basen
Unedles Metall +
Wasser
->
Base
2Na
+
3H20
->
2NaOH
CaO
+
H20
->
Ca(OH) 2
+ H2
(Wasserstoff)
Neutralisation
Säure + Lauge
->
Salz
+ Wasser
HCl
->
NaCl
+ H20
->
Ca3N2 + 6H20
+ NaOH
2NH3 + 3Ca(OH) 2
schreibe die Wortgleichung hinter die Formel
Säuren in wässriger Lösung
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Säuren spalten bei der Lösung in Wasser H+Ionen (Protonen) ab.
Sie dissoziieren. Dabei bilden sich Oxonium-Ionen (H30+).
Säuren können nur in wässriger Lösung ihre Eigenschaften zeigen.
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Warum bilden sich überhaupt Oxonium-Ionen?
Warum bleibt nicht HCl bestehen?
Basen in wässriger Lösung
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Basen können Protonen aufnehmen.
Sie neutralisieren Säuren.
Starke und schwache Säuren und Basen
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Es wird zwischen
starken und
schwachen Säuren
und Basen
unterschieden.
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Der Grad der
Dissoziation
entscheidet über die
Stärke der Lösung.