Bauchemie

Säuren sind Protonspender

Basen sind Protonempfänger oder Protonenakzeptoren.

-> Säuren müssen mindestens ein Proton enthalten und die Basen müssen die Protone aufnehmen können.

Mischung: Salzsäure (HCI) + Wasser (H2O) -> Salzsäure gibt Protone ab und das Chlor (CI) wird zu einem Chlor-Ion.

Das Wasser nimmt die abgegebenen Protone auf und wird zu einem HYdroxonium-Ion.

= HCI + H2O --> H3O⁺ + CI^-

Wasser enthält einen sehr geringern Anteil an Hydroxonium-Ionen (H30⁺). Da dieses Hydroxonium-Ion ein Wasserstoffatom zu viel hat, ist es ein potentieller Protonenspender, also eine Säure.

H2O + H2O --> H3O⁺ + OH^-

10^-7 mol H3O⁺ = pH-Wert 7 = neutral

Bei der Arbeit mit Säuren und Basen spielt schon eine sehr kleine Konzentration an Hydroxonium-Ionen eine Rolle.

p = negativer Logarithmus zur Basis 10

H = Stoffmengenkonzentration (c) an H3O+ in einem Liter Wasser (mol/l)

7

-7= lg (10^-7)

Speiseessig hat den pH-Wert 3 = 10^-3 mol/l Oxonium-Ionen.

Wasser hat den pH-Wert 7 = 10^-7 mol/l Oxonium-Ionen.

--> Speiseessig hat mehr Hydroxonium-Ionen als Wasser Oxonium-Ionen hat. Somit hat Speiseessig mehr Protonspender als Wasser und ist somit saurer.

Tief: Viel Hydroxoniom-Ionen -> sauer

Hoch: Wenig Hydroxoniom-Ionen -> nicht sauer

Die Konzentration und die Stärke der vorhandenen Säure.

Es gilt: Eine Säure ist umso stärker, je höher ihre Tendenz ist, Protone abzugeben.

Mit dem werkt Ks (Säurekonstante)

 -> mit dem Logarithmus pKs

- beschreibt die Tendenz von Säuren Protonen abzugeben.

- je tiefer der Wert, desto stärker die Säure

- er wird immer mit der gleichen Menge Wasser bestimmt und ist somit eine Materialkonstante

- definiert nur die Stärke der Säure und gibt keinen Aufschluss über die Konzentration der Säure. Im Gegensatz dazu misst der pH-Wert den Säuregehalt., unabhängig wie stark die Säure ist.

- Die Anzahl der Hydroxonium-Ionen im Wasser und somit der pH-Wert ist abhängig von der Konzentration und der Stärke der Säure.

Säuren reagieren mit Wasser.

Durch die Abgabe eines Protons entsteht eine Base. -> konjugierte Base der Säure XY.

BSP. Die konjugierte Base von Salzsäure HCI ist demnach CI^-.

HCI + H2O -> H3O⁺ + CI^-

Gleiches Schema wie bei dem pKs-Wert.

Einfach mit dem pKb-Wert.

pKs + pKb = 14

Mischt man Wasser mit einer Säure übernimmt Wasser die Funktion der Base und umgekehrt bei einer Mischung mit einer Base übernimmt er die Funktion einer Säure.

Stoffe, die beide Funktionen übernehmen = Ampholyte.

- Je höher die Teilchengeschwindigkeit ist, desto schneller laufen Reaktionen ab.

Die Reaktionsgeschwindigkeit läuft schneller ab:

- bei zunehmendem Druck

- zunehmender Temperatur

- zunehmender Konzentration der beteiligten Stoffe

- zunehmender Reaktionsfreudigkeit der beteiligten Stoffe

Das Gleichgewicht der Protolyse liegt auf der Seite der Produkte, wenn auf der Seite der Produkte die konjugierte Base schwächer ist als die Base auf der Seite der Edukte.

umgekehrt:
Das Gleichgewicht der Protolyse liegt auf Seite der Edukte, wenn auf der Seite der Produkte die konjugierte Base stärker ist als die Base auf der Seite der Edukte.

1.Schritt: pKs-Wert bestimmen

2. Schritt: Konjugierte Base bestimmen

3. Schritt: pKb-Wert hoch = schwache Base = Pfeil in Richtung schwache Base.

-> Pfeil geht immer in Richtung der schwachen Base

Säuren und Basen können so mit einander reagieren, dass sie sich komplett neutralisieren. Es entsteht dabei kein neues Säure-Base-Paar sondern Wasser + Salz.

Die Base darf nicht aus Molekülen mit reinen Atombindungen bestehen.

Die Base muss aus einer Ionen-Bindung bestehen, also eine Verbindung eines Metalls mit einem nichtmetallischen Molekül.

Aus drei unterschiedlichen Elementarteilchen.

Elektronen e-

Protonen p

Neutronen n

Positiv geladenen Atomkern, bestehend aus Protonen und Elektronen und einer negativ geladenen Elektronenhülle.

Die Elektronen bewegen sich in Hüllen um den Kern. Die Geschwindigkeit der Elektronen ist so gross dass sie je nach Modell Kugelschalen oder Wolkenschalen bilden.

sehr kleine Teilchen. nicht sichtbar mit dem Elektronenmikroskop.

Eine Milliarde Atome nebeneinander = Strecke von 10 cm

0.5 bis 5 x 10^-15 cm

Ein Atom ist nahezu leer. Würde man den Kern auf Stecknadelgrösse aufblasen wäre der Durchmesser des Atoms etwa 150 m.

Der Kern beinhaltet fast die gesamte Masse des Atoms (99.95%). Er hat die unvollstellbare Dichte von 400 mio. T /cm³.

elektrisch negativ geladen

das kleinste der drei Elemtarteilchen

ist elektrisch positiv geladen

ist 1836 x schwerer als ein Elektron

ist nicht elektrisch geladen

ist etwas gleich schwer wie ein Proton (1839 x schwerer als ein e^-)
 

Elementarladung.

Kleinste messbare Ladung

Das Atommodell geht davon aus, dass sich um einen Kern von Protonen und Neutronen die Elektronen in Kreisbahnen oder Kugelschalen mit definiterm Abstand zum Kern bewegen

Um den Kern aus Protonen und Neutronen bilden sich kugelförmige Elektronenwolken. Eine Elektronenwolke enthält 1 bis max. 2 Elektronen. Innerhalb einer Schale können eine oder mehrere Elektronenwolken angeordnet werden.

Protonen und Neutronen lassen sich weiter in je drei Quarks unterteilen.

Up / Down Quarks.

Neutronen: 1 up + 2 down: = 0

Protonen: 2 up + 1 down, Gesamtladung: +1e

es gibt auch Gruppen mit vier oder einem Quark.

Elektronen sind nach heutigem Wissenstand unteilbar

links oben.

Kernladungszahl. (Anzahl der Protonen)

Nur auf Atome die in einem elektrisch neutralen Zustand sind.

Entspricht die Anzahl der Elektronen nicht der Anzahl Protonen ist das Atom oder das Molekül elektrisch geladen und wird als Ion bezeichnet.

Weist ein Atom einen Elektronenmangel auf ist die elektrische Ladung positiv. Solche Elemente werden als Kationen bezeichnet.

Weist ein Element einen Elektronenüberschuss ist die Ladung elektrisch negativ. = Anion

mol = Mengenangabe

Ein mol ist eine fest definierte Anzahl Teilchen eines Systems.

Formelzeichen von mol ist n.

1 mol = 6.023 x 10²³ Stücken

M

sagt aus welche Masse (Gewicht) ein mol eines bestimmten Teilchens enthält.

Oben rechts im Periodensystem.

g/mol