Säure-Base-Reaktion

CH 512 - Reaktionslehre 2/3

CH 512 - Reaktionslehre 2/3


J. K.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über Säure-Base-Reaktionen für den Mittelschulunterricht. Sie behandeln zentrale Konzepte wie die Definition von Säuren und Basen, ihre Eigenschaften, sowie Reaktionen und Gleichgewichte. Die Karteikarten erklären auch die Bestimmung von pH-Werten, die Rolle von Indikatoren und die Bedeutung von Pufferlösungen. Ideal für Schüler, die die Grundlagen der Chemie verstehen und vertiefen möchten.
Karten
50
Lernende
5
Sprache
Deutsch
Kategorie
Chemie
Stufe
Mittelschule
Erstellt / Aktualisiert
18.07.2016 / 01.08.2019

Cartes-fiches

alkalisch

Alkalische Lösungen haben pH-Werte unter 7, d. h., sie enthalten mehr Hydroxid- als Oxonium-Ionen, c(OH-) > 10-7 mol/L. Sie fühlen sich seifig an, schmecken laugig und leiten den elektrischen Strom. Konzentrierte Lösungen wirken ätzend. Die alkalische Reaktion lässt sich mit Indikatoren nachweisen oder mit dem pH-Meter messen.

Ampholyt

Ein Ampholyt kann sowohl als Säure als auch als Base reagieren. Er steht in der Säure- und in der Base-Reihe. z. B.: H2O, HSO4-, H2PO4-.

Aquakomplexe

Aquakomplexe sind Komplex-Ionen, in denen Wasser-Moleküle an ein Metall-Ion gebunden sind. Sie bilden sich v. a. bei der Hydration kleiner, mehrfach geladener Kationen. Aquakomplexe können als Säuren wirken, weil ihre Wasser-Moleküle leichter ein Proton abgeben als freie.

äquimolar

sind Lösungen mit gleicher Stoffmengenkonzentration bzw. Stoffportionen mit gleicher Stoffmenge.

äquivalent

sind Portionen von Säuren und Basen, welche die gleiche Zahl von H+ bzw. OH- liefern.

Autoprotolyse

«Selbstprotolysen»: Protonenübergang von einem Teilchen auf ein gleichartiges. Bei Wasser führt dies zur Bildung von Oxonium- und Hydroxid-Ionen:

H2O + H2O <--> H3O+ + OH-

Das Gleichgewicht liegt links, bei 25 °C ist c(H3O+) = c(OH-) = 10-7 mol/L.

Basen

Basen reagieren in wässrigen Lösungen alkalisch, weil sie die Konzentration der OH--Ionen erhöhen. Sie lassen sich mit einem Indikator nachweisen und neutralisieren Säuren. Nach Brönsted sind Basen Protonenempfänger. Sie haben mindestens ein freies Elektronenpaar, mit dem sie ein Proton binden können. Die meisten sind Anionen (OH-, O2-, S2-, PO43-).

Basenstärke

Die Neigung zur Aufnahme eines Protons ist eine Stoffeigenschaft. Sie wird gemessen am Anteil der Teilchen, die ein H+ vom Wasser aufnehmen. Als Mass dient die Basenkonstante. Starke Basen haben eine grosse Basenkonstante, sie stehen in der Säure-Base-Reihe unten. Die Base A- ist umso stärker, je schwächer die korrespondierende Säure HA ist.

Basenkonstante KB

Die Basenkonstante ist das Mass für die Basenstärke. Sie wird berechnet aus dem Anteil der Basen-Moleküle, die im Wasser ein Proton aufnehmen:

\(A^- + H_2O \rightleftharpoons HA + OH^- \quad K_B={c(OH^-) \times c(HA) \over c(A^-)} \quad pK_B + pK_S = K_W = 14\)

Die Summe aus dem pKB einer Base und dem pKS der korrespondierenden Säure ist 14.

basische Oxide

Metalloxide reagieren basisch, weil das Oxid-Ion eine starke Base ist.

basische Salze

Salze schwacher Säuren reagieren alkalisch. weil ihre Anionen starke Basen sind (korrespondierende Basen schwacher Säuren sind stark).

Brönsted-Säure

funktionelle Definition der Säure als Protonenspender und der Base als Protonenempfänger.

Carbonsäuren

Organische Säuren, deren Moleküle mindestens eine -COOH-Gruppe enthalten. Aus dieser kann das H als H+ abgespalten werden.

Dissoziation

Aufspaltung. Bei Säuren in H+ und Säurerest: HA → H+ + A-

heterolytisch

Trennung einer Bindung, bei der ein Partner beide Elektronen des gemeinsamen Paars erhält, führt zur Bildung von Ionen.

Hydronium-Ion

Alte Bezeichnung für das Oxonium-Ion H3O+.

Indikatoren

Indikatoren (Hln) sind schwache Säuren, deren korrespondierende Base (In-) eine andere Farbe hat. Die Farbe der lndikatorlösung ist bestimmt durch das Mengenverhältnis von Hln und In-, dieses steigt mit sinkendem pH-Wert.

Ionenprodukt des Wassers KW

Für das Produkt der Ionenkonzentrationen im Wasser und in verdünnten wässrigen Lösungen gilt bei 25 °C: KW = c(H3O+) · c(OH-) = 10-14 mol2/L2.

Für reines Wasser und neutrale Lösungen: c(H3O+) = c(OH-) = 10-7 mol/L

Kalilauge

Lösung von Kaliumhydroxid (KOH).

konjugierte S/B

Synonym zu korrespondierende Säure/Base.

korrespondierende Säure-Base-Paare

Aus der Säure HA entsteht durch Abgabe eines H+ die korrespondierende Base A-. Aus der Base B- wird durch Aufnahme eines H+ die korrespondierende Säure HB, korrespondierende Paare sind z. B.: HCl/CI-, H2SO4/HSO4-, H3O+/H2O.

An einer Protolyse nehmen zwei korrespondierende Säure-Base-Paare teil:

\(\begin{matrix} \text{Säure} & & & \text{und korrespondierende} & & & \text{Base} \\ \text{HA} & + & B^- & \rightleftarrows & HB & + & A^- \\ & & \text{Base} & \text{und korrespondierende} & \text{Säure} & & \\ \end{matrix}\)

Die Base ist umso stärker, je schwächer ihre korrespondierende Säure ist.

Lauge

alkalische Lösung, wichtige Beispiele: Natronlauge, Kalilauge.

mehrprotonig

Moleküle mehrprotoniger Säuren können mehrere Protonen abgeben. Die Abgabe erfolgt stufenweise. Die Säurestärke nimmt mit jedem abgegebenen Proton ab.

Natronlauge

Lösung von Natriumhydroxid (NaOH)

neutral

sind Lösungen mit pH 7; es gilt: c(H3O+) = c(OH-) = 10-7 mol/L.

neutrale Salze

Salze, deren Ionen keine messbare Änderung des pH-Werts verursachen. weil ihre Basen- oder Säurestärke nicht wesentlich grösser ist als die des Wassers.

Neutralisation

Eine saure Lösung reagiert mit einer Lauge zu einem Salz und Wasser. Dabei reagieren Oxonium und Hydroxid-Ionen zu Wasser: H3O+ + OH- → 2 H2O

vollständige Neutralisation

Lösungen mit äquivalenten Mengen von Säuren und Hydroxiden neutralisieren sich vollständig, weil sie gleiche Mengen H3O+- und OH--Ionen enthalten.

unvollständige Neutralisation

Sind die Stoffmengen der Säure und des Hydroxids nicht äquivalent, ist die Neutralisation unvollständig. Bei der unvollständigen Neutralisation mehrprotoniger Säuren entstehen «Hydrogen... »-Salze (z. B. NaHSO4), ihre Säurereste sind Ampholyte.

neutralisieren

Die alkalische und die saure Wirkung von zwei Lösungen schwächen sich beim Mischen gegenseitig ab und verschwinden, wenn die Mengen der gelösten Säure und der Base äquivalent sind.

Oxonium-Ion (H3O+)

Entsteht durch den Übergang eines Protons vom Molekül der Säure auf ein Wasser-Molekül. Die H3O+-Ionen sind die Ursache der sauren Reaktion einer Lösung. Ihre Konzentration kann mit einem pH-Meter gemessen werden.

p

p steht für den negativen Zehner-Logarithmus (dekadischer Logarithmus) des Zahlenwerts der betreffenden Grösse: pH = -lg{c(H3O+)}, pKS = -lg{KS}

pH-Wert

Der pH-Wert ist der negative Zehner-Logarithmus (kurz: -lg) des Zahlenwerts der H3O+-Konzentration (in mol/L): pH = -lg{c(H3O+)}. Die konventionelle pH-Skala reicht von 0 bis 14. Lösungen mit pH = 7 sind neutral.

pOH

Der pOH ist der negative Zehner-Logarithmus des Zahlenwerts der OH--Konzentration (in mol/L): pOH = -lg{c(OH-)}.

Aus dem Ionenprodukt des Wassers ergibt sich (bei 25°C): pH + pOH = 14

Protolyse

Protonenübertragungsreaktion. Die Säure (Protonenspender) gibt Protonen an die Base (Protonenempfänger) ab.

Protolysen-Ggw

Protolysen sind Gleichgewichtsreaktionen. Das Gleichgewicht liegt auf der Seite der schwächeren Säure und der schwächeren Base.

Puffer

Puffer halten den pH-Wert einer Lösung auch bei Zugabe von Säure oder Base praktisch konstant. Sie enthalten eine schwache Säure und ihre korrespondierende Base. Diese neutralisieren zugesetzte oder im System gebildete OH-- und H3O+-Ionen.

Pufferbereich

Der pH-Wert eines Puffers ist abhängig vom pKS-Wert des Säure-Base-Paars und vom Mengenverhältnis Puffer-Säure (HA) zu Puffer-Base (A-).

Ist c(HA) = c(A-), gilt: pH = pKS.

Für den pH-Bereich, in dem ein Säure-Base-Paar als Puffer verwendbar ist, gilt: pH = pKS ± 1.

Allgemein gilt: \(pH = pK_S + \log_{10}{c(A^-) \over c(HA)}\)

Pufferkapazität

Die Menge Säure oder Base, die ein Puffer abfangen kann, ist abhängig von seiner Konzentration.

saure Lösung

Saure Lösungen leiten elektrischen Strom, schmecken sauer, wirken ätzend. Sie lassen sich mit Indikatoren nachweisen. Die Konzentration der H3O+-Ionen ist grösser als 10-7 mol/L, der pH-Wert ist umso deutlicher unter 7, je saurer die Lösung ist.

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