Säure-Base-Gleichgewichte
Säure-Base-Begriff nach Brønsted
- Säure: Ein Protonendonator (gibt H⁺-Ionen ab)
- Base: Ein Protonenakzeptor (nimmt H⁺-Ionen auf)
- Säure-Base-Reaktion: Auch als Protolyse bezeichnet
- Säure₁ + Base₂ → Base₁ + Säure₂
Korrespondierende Säure-Base-Paare
- Ampholyt: Ein Stoff, der abhängig vom Reaktionspartner entweder als Säure oder Base reagieren kann
- Beispiele für amphotere Teilchen:
- Wassermoleküle (H₂O)
- Hydrogensulfationen (HSO₄⁻)
Wichtiges Konzept: Die Autoprotolyse des Wassers zeigt, wie Wasser mit sich selbst reagieren kann: H₂O + H₂O → H₃O⁺ + OH⁻. Diese Eigenschaft ist fundamental für das Säure-Basen-Gleichgewicht in wässrigen Lösungen.
Ionenprodukt des Wassers
- Mithilfe des Massenwirkungsgesetzes ergibt sich die Konstante K_w (Ionenprodukt des Wassers)
- Bei 25°C gilt: K_w = c(H₃O⁺) · c(OH⁻) = 10⁻¹⁴ mol²/l²
pH- und pOH-Wert
- pH = -log(c(H₃O⁺))
- pOH = -log(c(OH⁻))
- Es gilt stets: pH + pOH = 14 = pK_w
Säure-Base-Konstanten
- Je höher K_s/K_B, desto stärker die Säure/Base
- K_s = [c(H₃O⁺) · c(A⁻)]/c(HA)
- pK_s = -log
- pK_s und pK_B sind antiparallel: pK_s + pK_B = 14
pH-Wert-Berechnung wässriger Lösungen
- Starke Säuren: pH = -log(c(HA))
- Schwache Säuren: pH = ½(pK_s - log(c(HA)))
- Starke Basen: pOH = -log(c(A⁻)); pH = 14 - pOH
- Schwache Basen: pOH = ½(pK_B - log(c(A⁻))); pH = 14 - pOH
Berechnungsbeispiel: Bei einer schwachen Säure mit c(HA) = 0,1 mol/l und pK_s = 4,7 berechnet man den pH-Wert mit pH = ½ = ½ = 2,85. Mit solchen Formeln lässt sich die Gleichgewichtsrichtung einer Säure-Base-Reaktion vorhersagen.
Säure-Base-Titration
- Durchführung mit Indikator in der Probelösung; Hinzugeben der Maßlösung bis zur Farbänderung
- Äquivalenzpunkt: Entspricht dem Wendepunkt der Titrationskurve
- Erreicht, wenn n(OH⁻) = n(H₃O⁺) bzw. c(OH⁻) · V(alkalische Lösung) = c(H₃O⁺) · V(saure Lösung)
- Umschlagbereich der Indikatoren: pH(Lösung) = pK_s(Indikator) ± 1
Titrationspraxis: Der Äquivalenzpunkt einer Titration ist der Moment, an dem die zugegebene Menge an Base genau die Menge der Säure neutralisiert hat. Bei der Säure-Base-Titration wird dieser Punkt oft durch einen Farbumschlag des Indikators angezeigt. Der Halbäquivalenzpunkt liegt bei pH = pK_s und ist besonders wichtig bei der Titration schwacher Säuren.





























