Die Stärke von Säuren und Basen
Die Stärke von Säuren und Basen wird durch ihr Bestreben bestimmt, Protonen abzugeben bzw. aufzunehmen. Mit dem Massenwirkungsgesetz können wir diese Stärke quantifizieren und durch Säure- und Basenkonstanten ausdrücken.
Für eine Säure HA, die mit Wasser reagiert HA+H2O⇌A−+H3O+, wird die Säurekonstante definiert als: Kₛ = H3O+·A−/HA. Entsprechend gilt für eine Base B H2O+B⇌OH−+HB+ die Basenkonstante: Kᵦ = HB+·OH−/B. Diese Konstanten hängen von der Temperatur ab, nicht aber von der Konzentration.
Statt Kₛ und Kᵦ werden oft die pKₛ- und pKᵦ-Werte angegeben: pKₛ = -lg Kₛ und pKᵦ = -lg Kᵦ. Hier gilt: Je kleiner der pKₛ-Wert, desto stärker die Säure. Die Stärke kann in Kategorien eingeteilt werden:
- Sehr starke Säuren: pKₛ < 0
- Starke Säuren: pKₛ = 0-4,5
- Schwache Säuren: pKₛ = 4,5-9,5
- Sehr schwache Säuren: pKₛ > 9,5
Bei sehr starken Säuren und Basen reagiert jedes Molekül vollständig mit Wasser. Daher haben ihre wässrigen Lösungen gleicher Konzentration denselben pH-Wert. Für schwache Säuren und Basen gilt das nicht – hier musst du die entsprechenden Konstanten in deine Berechnung einbeziehen.
💡 pH-Berechnung leicht gemacht: Für schwache Säuren kannst du den pH-Wert näherungsweise mit der Formel pH = ½pKs−lgc0(HA) berechnen, wobei c₀(HA) die Ausgangskonzentration der Säure ist. Dies funktioniert, weil sich im chemischen Gleichgewicht nicht die gesamte Säure umsetzt!