Grundlagen der Säure-Base-Theorie
Stell dir vor, Protonen H+−Ionen sind wie heiße Kartoffeln, die zwischen Molekülen hin- und hergeworfen werden. Säuren sind die Werfer (Protonendonatoren) und Basen die Fänger (Protonenakzeptoren). Diese Protonübertragung nennt man Protolyse.
Damit ein Teilchen als Brønsted-Säure funktioniert, braucht es mindestens ein H-Atom mit positiver Teilladung. Basen brauchen ein freies Elektronenpaar, um Protonen aufzunehmen. Viele dieser Reaktionen sind umkehrbar und stellen sich schnell als chemisches Gleichgewicht ein.
Korrespondierende Säure-Base-Paare unterscheiden sich nur um ein Proton. Gibt eine Säure ein Proton ab, wird sie zur korrespondierenden Base - und umgekehrt. Das ist wie ein chemisches Partnertausch-Spiel.
Merktipp: Ampholyte sind die "Alleskönner" - sie können je nach Reaktionspartner sowohl als Säure als auch als Base reagieren. Wasser ist das bekannteste Beispiel!
In reinem Wasser findet die Autoprotolyse statt: H₂O + H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. Das Ionenprodukt des Wassers beträgt immer Kw = 1,0 × 10⁻¹⁴ mol²/l² bei 25°C.
pH-Werte und Säure-Base-Stärke
Der pH-Wert macht das Leben einfacher - statt mit winzig kleinen Konzentrationen zu rechnen, nutzt du eine Skala von 0-14. Die Formel pH = -lg{c(H₃O⁺)} verwandelt komplizierte Zahlen in handliche Werte.
Bei starken Säuren liegt das Gleichgewicht fast vollständig auf der rechten Seite - sie sind praktisch vollständig protolysiert. Hier kannst du den pH direkt aus der Ausgangskonzentration berechnen: pH = -lgHA.
Die Säurekonstante Ka zeigt, wie stark eine Säure wirklich ist. Je größer Ka (oder je kleiner pKa), desto stärker die Säure. Als Faustregel gilt: pKa < 4 bedeutet starke Säure.
Praxistipp: Bei Neutralisationsreaktionen reagieren H₃O⁺ und OH⁻ zu Wasser - das ist immer exotherm und funktioniert nach dem Prinzip: gleiche Stoffmengen = perfekte Neutralisation.