Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Das Wichtigste Übungsbeispiele Hier wird es anschaulicher O3 176 Säure 1 und Base 1 oder Säure 2 und Base 2 bilden je ein konjugiertes Säure-Base-Paar (lateinisch: con-iugare = zusammen-spannen). Die Formel einer konjugierten Base weist ein H-Atomsymbol und eine positive Ladung weniger auf, die konjugierte Säure hingegen ein H-Atomsymbol und eine positive Ladung mehr: Säure 1 a --- H + = Base 1 a–1 Base 2 b + H + = Säure 2 b+1 Wie lauten die Formeln und Namen der konjugierten Basen von HCl, H 2 SO 4 , HSO 4 – , HNO 3 ? Wie lauten die Formeln und Namen der konjugierten Säuren von OH – , NH 3 , HSO 4 – ? Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) und Salzsäure (HCl (aq) )zählen neben der Salpetersäure (HNO 3 ) und Phosphorsäure (H 3 PO 4 ) zu den Mineralsäuren. Die Bezeichnung Mineralsäure erinnert an ihre Produktionsweise, die in der Renaissancezeit durch die Araber in Italien bekannt wurde: Bei hohen Temperaturen zersetzen sich manche sulfat- und nitrathältigen Mineralien in Schwefel- und Salpetersäure. Durch Einwirkung von Schwefelsäure auf Natriumchlorid (Kochsalz) konnte – wie oben beschrieben – Salzsäure erhalten werden. Dieses Verfahren wird heute noch neben anderen technisch angewendet. Salpetersäure (weltweite jährliche Produktion ca. 67 Millionen Tonnen) wird industriell nach dem Ostwald-Verfahren hergestellt: Ammoniak (siehe J6) wird mithilfe von Platinkatalysatoren verbrannt. Noch größer ist der Bedarf an Schwefelsäure: Weltweit werden jährlich ca. 122 Millionen Tonnen produziert. Schwefel – ein Abfallprodukt der Erdölverarbeitung – reagiert zunächst mit Luftsauerstoff zu Schwefeltrioxid. Dabei ist die Anwesenheit von Katalysatoren, zB Vanadium(V)- oxid, erforderlich. Anschließend bildet sich mit Wasser Schwefelsäure. Stellt man sich die Menge von 122 Millionen Tonnen auf einem einzigen Güterzug verladen vor, so erreicht dieser beinahe die Länge des Erdumfangs. Die größte Menge der Mineralsäuren wird zur Produktion von Düngemitteln verwendet. Das Ausmaß der menschlichen Eingriffe in die chemischen Kreisläufe des Planeten Erde lässt sich an diesem Beispiel erahnen. Das »Weiterreichen« von H+-Ionen bei Protolysen erfolgt stets nach dem gleichen Schema und dem gleichen Mechanismus: Die Reaktion von Schwefelsäure mit Natrium- chlorid zu Hydrogenchlorid und dessen weitere Reaktion zu einem gelösten Chlorid-Ion kann als »Fließen eines Protonenstromes« von der Schwefelsäure zum Wasser aufgefasst werden. Die Zusammengehörigkeit der konjugierten Säuren und Basen wird durch tief gestellte Zahlen ausgedrückt. Säure 2 Base 1 (Hydrogensulfat) Säure 2 Base 2 Säure 3 (Hydronium) Base 3 Säure 1 Base 2 Base 1 Säure 1 Mechanismus Schema Base 2 Säure 2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv