Grundlagen Säure-Base

Säuren sind Protonendonatoren, Basen sind Protonenakzeptoren - das ist der Kern des Donator-Akzeptor-Konzepts. Wasser zeigt dir das perfekt: $H_2O + H_2O \longrightarrow H_3O^+ + OH^-$

Ein Ampholyt kann sowohl als Säure als auch als Base reagieren. Wasser ist das beste Beispiel dafür - mal gibt es Protonen ab, mal nimmt es welche auf.

Korrespondierende Säure-Base-Paare unterscheiden sich nur durch ein $H^+$-Ion. Beispiele sind $HCl/Cl^-$ oder $H_2O/OH^-$. Diese Paare sind wichtig für alle Protolyse-Reaktionen.

Bei der Neutralisation reagieren $H_3O^+$-Ionen mit $OH^-$-Ionen zu Wasser: $H_3O^+(aq) + OH^-(aq) \longrightarrow 2H_2O(l)$. Diese Reaktion ist exotherm und hat immer die gleiche Neutralisationsenthalpie von 57 kJ/mol.

Merktipp: Denk an das Wort "Donator" - wie bei Organspenden gibt die Säure etwas ab (Protonen), die Base nimmt auf (Akzeptor).

Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Oxonium-Ionen-Konzentration: $pH = -lg(c(H_3O^+))$. Das Ionenprodukt des Wassers bei 25°C beträgt $K_w = 10^{-14} mol^2/L^2$, weshalb reines Wasser einen pH-Wert von 7 hat.

pH-Wert und Säure-Base-Stärke

Der pOH-Wert funktioniert genauso wie der pH-Wert, nur für $OH^-$-Ionen: $pOH = -lg(c(OH^-))$. Die goldene Regel lautet: $pH + pOH = 14$. Diese Tabelle zeigt dir die Zusammenhänge zwischen allen Werten.

Der pH-Wert allein sagt nichts über die Säure- oder Basestärke aus, weil er konzentrationsabhängig ist. Deshalb brauchst du die Säurekonstante $K_s$ und Basekonstante $K_B$.

Starke Säuren und Basen sind im Wasser fast vollständig protolysiert. Schwache Säuren und Basen stellen ein Protolysegleichgewicht ein. Je größer $K_s$ oder $K_B$, desto stärker ist die Säure oder Base.

Eselsbrücke: Bei pK-Werten gilt - je kleiner der Wert, desto stärker die Säure/Base. pK ≤ 4 = stark, pK ≥ 10 = sehr schwach.

Für schwache Säuren berechnest du den pH-Wert mit: $pH = 0,5 \cdot (pK_s - lg(c(H_3O^+)))$. Indikatoren sind schwache Säuren, die beim Protonenübergang ihre Farbe ändern. Der Umschlagspunkt liegt bei pH = pK_s ± 1.