Big Bang HTL 2, Schulbuch

90 Bereich Anorganische Technologie und Ökologie (II. Jahrgang, 4. Semester) Da Säuren und Basen fast immer gelöst in Wasser verwen- det werden, wollen wir uns diesen Fall etwas genauer an- sehen: HA + H 2 O A – + H 3 O + Säure(hin) Base(hin) Base(rück) Säure(rück) Ist die Säure HA stark, kann sie ihre Protonen gut an das Wasser (Base) abgeben. Eine starke Säure liegt im Wasser immer vollständig in Io- nen zerfallen (A – und H 3 O + ) vor. Schwache Säuren liegen nur zu einem kleinen Teil als A – und H 3 O + und zum Großteil noch als HA vor. Sehr schwache Säuren, wie z. B. Methanol (CH 3 OH), liegen vollständig als HA vor. In den folgenden Diagrammen (Abb. 7.8) betrachten wir nun verdünnte Lösungen von Säuren und Basen. Die Konzentra- tion des Wassers (c H2O = 55,4mol/l) ist dabei relativ konstant. Sie wird weggelassen. Typische starke Säuren sind die Salzsäure (HCl), Salpeter- säure (HNO 3 ) und die Schwefelsäure (H 2 SO 4 ). Beispiele für schwache Säuren sind die Salpetrige Säure (HNO 2 ), die Flusssäure (HF) oder die Essigsäure (CH 3 COOH). Für wässrige Lösungen von Basen gilt analog: B + H 2 O HB + + OH – Starke Basen liegen fast vollständig als HB + (also mit auf- genommenen Proton) vor, im Wasser entsteht dadurch OH – . Schwache Basen liegen nur zu einem kleinen Teil als HB + und OH – vor. Abb. 7.8: Konzentrationsverteilungen vor Reaktion und im Gleich- gewicht bei Säuren unterschiedlicher Stärke Starke Basen sind vor allem Natron- und Kalilauge. Die wichtigste schwache Base ist der Ammoniak (NH 3 ). F9 Abb. 7.9: Konzentrationsverteilungen vor Reaktion und im Gleichgewicht bei Basen unterschiedlicher Stärke Mischt man nun zwei verschiedene konjugierte Säure-Ba- se-Paare miteinander, kommt es wieder zur Konkurrenz um die Protonen. Die stärkste Säure, die Protonen am besten abgeben kann, reagiert dann immer mit der stärksten Base, die Protonen am besten aufnehmen kann. Die Reaktion verläuft von den stärkeren Säuren/Basen zu den jeweils schwächeren. Wer stärker und wer schwächer ist, können wir anhand der pKs Tabelle (siehe Tabelle 7.2) erkennen. F10 Info: pK S -Werte Z. B. H 2 SO 4 H + + HSO 4 – NH 4 + H + + NH 3 In diesem Gemisch ist die Schwefelsäure die stärkere Säure, Ammoniak die stärkere Base. Die Reaktion verläuft also von Schwefelsäure und Ammoniak zum Hydrogensulfat und Am- monium: H 2 SO 4 + NH 3 HSO 4 – + NH 4 + z. B. HCO 3 – H + + CO 3 2– HSO 4 – H + + SO 4 2– Das Hydrogensulfat ist hier die stärkere Säure, das Carbonat die stärkere Base. Die Reaktion verläuft also Richtung Sulfat und Hydrogencarbonat: HSO 4 – + CO 3 2– SO 4 2– + HCO 3 – Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv