Chemie begreifen, Schulbuch

Worum geht es? Was lässt sich beobachten? Was lässt sich beobachten? Überlegungen Überlegungen Die Säurekonstante K S O5 179 Bei Leitfähigkeitsmessungen zeigt sich der Unterschied zwischen starken und schwachen Säuren. Dieser wird exakt durch die verein- fachte Gleichgewichtskonstante K S ausge- drückt. Das Ziel ist, den Zusammenhang zwischen dem Zahlenwert von K S und dem Aufbau der entsprechenden Stoffteilchen zu erkennen. Gelöstes Magnesiumsulfat oder Natriumsulfat verändern erwartungsgemäß nicht die Farbe eines Indikators. Aluminiumsulfat hingegen wirkt als schwache Säure. Wodurch unterscheiden sich die ersten drei abgebildeten Stoffteilchen, und was ist ihnen gemeinsam? Warum wird das abtrennbare Wasserstoffatom unterschiedlich fest an das Sauerstoffatom gebunden? Wodurch wird das »Wegziehen« von bindenden Elektronenpaaren verursacht? Aus welchen Stoffteilchen besteht Aluminiumsulfat? Da diese keine Wasserstoff- atome enthalten, muss die Säure durch eine Reaktion im Wasser gebildet werden. Um welche Stoffteilchen könnte es sich handeln? Warum kann nur ein Aqua-Komplex mit einem hoch geladenen Zentralkation ein Proton aus seiner Hülle abspalten? Wie werden Säure 1 und Base 1 zusammenge- nommen bezeichnet? Wie ist die Gleichge- wichtskonstante für die Reaktion von Säure 1 mit Wasser zu formulieren? Ähnlich wie bei K L – dem Löslichkeitsprodukt – ist eine Konzentration in den K S -Wert miteinbezogen. Warum kann diese Vereinfachung durchgeführt werden? Die Tabelle zeigt, dass Stoffteilchen mit vielen elektronegativen Atomen starke Säuren sind, dass positive Ladungen die Abspaltung des Protons erleichtern und negative Ladungen sie erschweren: H 3 O + > H 2 O; H 2 SO 4 > HSO 4 – ; H 2 CO 3 > HCO 3 – Der Vergleich der Säuren HCl, HBr und HI weist darauf hin, dass neben EN und Ladung noch ein dritter Faktor die Säurestärke beeinflusst: Warum wird die Bindung des Wasserstoffatoms an ein zunehmend größeres Atom immer schwächer? Wie ändern sich Entropie und Energie bei Säure-Base-Reaktionen? Warum ist am Beginn einer Protolyse stets eine stärkere Säure vorhanden als am Ende? Säuren dissoziieren in unterschiedlichem Ausmaß: fast vollständig gering gering kaum messbar HI Hydrogeniodid HBr Hydrogenbromid HCl Hydrogenchlorid H 2 SO 4 Schwefelsäure H 3 O + Hydronium-Ion HNO 3 Salpetersäure HSO 4 – Hydrogensulfat CH 3 COOH Essigsäure H 2 CO 3 Kohlensäure NH 4 + Ammonium-Ion HCO 3 – Hydrogencarbonat H 2 O Wasser I – Iodid Br – Bromid Cl – Chlorid HSO 4 – Hydrogensulfat H 2 O Wasser NO 3 – Nitrat SO 4 2– Sulfat CH 3 COO – Acetat HCO 3 – Hydrogencarbonat NH 3 Ammoniak CO 3 2– Carbonat OH – Hydroxid > 10 7 > 10 6 ca. 10 6 > 10 3 55,5 23,4 1,2 . 10 –2 1,7 . 10 –5 4,3 . 10 –7 5,6 . 10 –10 4,7 . 10 –11 1,8 . 10 –16 Säure 1 Base 1 K S In der Tabelle sind die Säuren nach ihrer Stärke geordnet. Der K S -Wert bezieht sich auf die Reaktion der Säure mit Wasser: Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv