Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Hier wird es anschaulicher Das Wichtigste P2 184 Das Autoprotolysegleichgewicht liegt fast voll- kommen auf der Seite des Eduktes Wasser. Genauer gesagt: Nur eines von ca. 555 Mil- lionen Wasser-Molekülen ist dissoziiert. Gleichzeitig entsteht mit dem Hydroxid-Ion ein Hydronium-Ion. In reinem Wasser sind die molaren Konzentrationen der beiden Ionen gleich groß, nämlich 10 –7 Mol/l. pH-Wert verschiedener Lösungen Autoprotolysereaktionen finden bei allen Stoffteilchen statt, die sowohl Protonen abgeben als auch aufnehmen können. Sie besitzen wenig Triebkraft, weil die entstehende Säure 2 immer stärker ist als die ursprünglich vorhandene Säure 1 . Die Erklärung ist, dass beide Säuren ihr Wasserstoffatom völlig gleichartig binden – abgesehen vom Einfluss der erhöhten Ladung bei Säure 2 . Ein wichtiges Beispiel ist das Hydrogencarbonat-Ion (HCO 3 – ), das sich aus dem Kohlenstoffdioxid der Luft über die wenig dissoziierte Kohlensäure im Wasser bildet: Das Autoprotolysegleichgewicht des Hydrogencarbonat-Ions (c) ist in der Natur meistens mit der Reaktion (a) und dem Lösegleichgewicht des Calciumcarbonats (Kalk) gekoppelt (d). Verflüchtigt sich CO 2 aus dem Wasser (e) – zB durch Erhitzen oder weil in der Luft von Höhlen CO 2 weitgehend fehlt – so bilden sich Kessel- oder Tropfsteine: Reaktion (e) »zieht« (a) nach, diese (c), und durch das entstehende CO 3 2– wird CaCO 3 gemäß (d) gefällt. Zufuhr von CO 2 aus der Luft produziert zufolge (a) H 2 CO 3 . Dadurch verschiebt sich (c) auf die Eduktseite, CO 3 2– wird verbraucht, und CaCO 3 löst sich (d). Dieses extrem empfindliche Gleichgewichtssystem wird beim unterirdischen Zusammen- fließen von Wasser im Kalkgestein oft gestört: Je nach Gleichgewichtslage wird das Höhlensystem erweitert oder bilden sich Tropfsteine. c(H 2 O) 55,5 Mol/l Die Gleichgewichtskonstante für die Auto- protolyse wird vereinfacht, weil die Konzen- tration des Wassers nahezu konstant ist. Sie wird als Ionenprodukt des Wassers K W bezeichnet. Hydronium-Ionen können nicht vollständig durch Hydroxid-Ionen zerstört werden, weil dies die Rückreaktion verhindert: Durch die Autoprotolyse (griechisch: autos = selbst) entstehen in reinem Wasser 10 –7 Mol/l H 3 O + - Ionen und 10 –7 Mol/l OH – -Ionen. Wasser ist eine extrem schwache Säure und extrem schwache Base. Deshalb liegt das Auto- protolysegleichgewicht ganz auf der Seite des Wassers. Definition: pH = – lg c(H 3 O + ) c(OH – ) 10 –7 Mol/l c(H 3 O + ) 10 –7 Mol/l Urin Waschmittel- lösung Magensäure Zitronensaft Speiseessig Wein saure Milch Kaffee Regenwasser Blut Milch, reines Wasser Darmsaft Meerwasser Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv