Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Anorganische Technologie und Ökologie (II. Jahrgang, 4. Semester) 91 Säuren und Basen 7 Zusammenfassung Starke Säuren geben H + Ionen leicht ab und liegen deshalb im Wasser vollständig als H 3 O + vor. Starke Basen nehmen leicht H + auf, liegen also im Wasser vollständig als OH – vor. Das Maß für die Säurestärke ist der pK S -Wert. In einem Ge- misch reagiert immer die stärkste Säure mit der stärksten Base. Z Beantworte die folgenden Fragen mit Hilfe der Informationen aus dem Buch Die folgenden 3 Teilchendiagramme stellen wässrige Lösungen der 3 Säuren HX, HY, HZ im Gleichgewicht dar. Zur Vereinfachung wurden die Wassermoleküle nicht dargestellt. a) Ermittle die konjugierten Basen zu diesen drei Säuren. b) Ordne die 3 Säuren nach steigender Säurestärke. c) Bestimme welche der drei Säuren den größten K S Wert hat. L Ermittle, welches der drei Teilchendiagramme eine wässrige Schwefelsäure darstellt. Begründe! Wasser- moleküle wurden nicht dargestellt. L Ordne die folgenden Säuren nach steigender Säure- stärke: CH 3 COOH, HNO 3 , HSO 4 – , HCl, HCO 3 – L Bestimme die Richtung der Säure-Base-Reaktion in folgenden Gemischen: a) HF/F – und HNO 3 /NO 3 – b) NH 4 + /NH 3 und HCO 3 – /CO 3 2– L 7.2 F12 B2 Abb. 7.10: F13 B1 Abb. 7.11 a Abb. 7.11 b Abb. 7.11 c F14 A1 F15 B1 Tab. 7.2: Stärke von konjugierten Säure-Basen-Paaren Acid HA Säurestärke HA pK S Base A – Basenstärke A – HClO 4 Starke Säure: 100% A – in Lösung –10 ClO 4 – Sehr schwache Base: 100% A – in Lösung HCl –6,0 Cl – H 2 SO 4 –3,0 HSO 4 – H 3 O + –1,7 H 2 O HNO 3 –1,3 NO 3 – HSO 4 – Schwache Säure: HA und A – in Lösung 1,9 SO 4 2– Schwache Base: HA und A – in Lösung H 3 PO 4 2,1 H 2 PO 4 – HF 3,2 F – HNO 2 3,4 NO 2 – CH 3 COOH 4,8 CH 3 COO – H 2 CO 3 6,5 HCO 3 – H 2 S 7,0 HS – NH 4 + 9,2 NH 3 HCN 9,4 CN – HCO 3 – 10,4 CO 3 2– Sehr starke Base: 100% HA H 2 O Sehr schwache Säuren: 100% HA 15,7 OH – NH 3 23 NH 2 – CH 4 48 CH 3 – pK S -Werte – Wie stark ist die Säure? Wie fast überall in der Naturwissenschaft haben die Chemi- ker der Stärke einer Säure oder Base auch einen Zahlenwert zugeordnet, damit auch alles schön seine Ordnung hat. Diesen Wert erhält man durch das Berechnen der Gleich- gewichtskonstanten (siehe Massenwirkungs-gesetz Kapitel 6.5) der Säure-Base-Reaktion der jeweiligen Säure oder Base mit Wasser. Für Säuren gilt: HA + H 2 O A – + H 3 O + K = ​ [A – ] · [H 3 O + ] _________ [HA] · [H 2 O] ​ K S = ​ [A – ] · [H 3 O + ] _________ [HA] ​ Der K S -Wert zeigt also das Verhältnis von zerfallener zu un- zerfallener Säure. Starke Säuren , bei denen das Gleichge- wicht ganz auf der rechten Seite liegt, also viel A – und H 3 O + und kaum mehr HA vorliegt, haben sehr große K S -Werte , wie z. B. K S, HCl = 2 · 10 6 . Schwache Säuren, wo sehr viel HA aber weniger A – und H 3 O + vorliegt, haben sehr kleine K S -Werte , z. B. K S, HCN = 4,5 · 10 –10 . Da Chemiker eher „handliche“ Zahlen bevorzugen (wer nicht?), hat man den pK S -Wert als –log K S definiert. Damit ergeben sich Werte wie pK S, HCl = –6,3 oder pK S, HCN = 9,3. Je kleiner der pKs-Wert, desto stärker ist die Säure! Analog gibt es die K B bzw pK B -Werte bei Basen mit: K B = ​ [BH + ] · [OH – ] _________ [B] ​ F11 i Mit 55,4mol/l fast konstant, daher in die Kon- stante gezogen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv