Säuren und Basen nach Brönsted

Säuren sind Protonendonatoren - sie geben Wasserstoff-Ionen (H⁺) ab. Denk an Salpetersäure (HNO₃), die mit Wasser reagiert und dabei ein Proton abgibt. Das funktioniert, weil die Wasserstoffatome positiv polarisiert sind und sich leicht abspalten lassen.

Basen sind Protonenakzeptoren - sie nehmen Protonen auf. Ammoniak (NH₃) ist ein perfektes Beispiel: Es hat ein freies Elektronenpaar, über das es Protonen binden kann. Damit das klappt, muss das entsprechende Atom negativ polarisiert sein.

Ampholyte wie Wasser können beides: Mit Ammoniak wirkt Wasser als Säure, mit Salzsäure als Base. Diese Flexibilität macht viele chemische Reaktionen erst möglich.

💡 Merktipp: Säuren spenden Protonen (s wie spenden), Basen bekommen Protonen (b wie bekommen).

Protolyse und Gleichgewichte

Alle Protolyse-Reaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen, bei denen Protonen zwischen Reaktionspartnern übertragen werden. Das bedeutet, die Reaktion läuft in beide Richtungen ab.

Die Autoprotolyse des Wassers ist besonders wichtig: Wassermoleküle tauschen untereinander Protonen aus und bilden H₃O⁺- und OH⁻-Ionen. Dieses Gleichgewicht bestimmt den pH-Wert.

Säurestärke wird durch den pKₛ-Wert gemessen: Je kleiner der pKₛ-Wert, desto stärker die Säure. Starke Säuren geben ihre Protonen bereitwillig ab, schwache halten sie fest.

Bei Basen funktioniert es genauso: Kleine pKᵦ-Werte bedeuten starke Basen. Wichtig zu wissen: Je stärker eine Säure, desto schwächer ihre korrespondierende Base.

pH-Wert und Indikatoren

Der pH-Wert zeigt dir, wie sauer oder basisch eine Lösung ist: pH = -lg(c(H₃O⁺)). Bei Laugen rechnest du über den pOH-Wert und ziehst dann von 14 ab.

Indikatoren verraten dir den pH-Wert durch Farbwechsel. Universalindikator geht von rosa (sauer) über grün (neutral) zu violett (alkalisch). Phenolphthalein bleibt bei Säuren farblos und wird bei Basen pink.

Mit der Neutralisationstitration kannst du unbekannte Konzentrationen bestimmen. Du tropfst solange eine Lösung bekannter Konzentration zu, bis der Indikator den Neutralpunkt anzeigt.

Puffersysteme

Pufferlösungen bestehen aus einer schwachen Säure und ihrer korrespondierenden Base im Verhältnis 1:1. Sie halten den pH-Wert konstant, auch wenn du Säure oder Base hinzufügst.

Die Pufferwirkung funktioniert so: Kommen H₃O⁺-Ionen dazu, fängt die Base sie ab. Kommen OH⁻-Ionen dazu, neutralisiert die Säure sie. Das Gleichgewicht verschiebt sich nur minimal.

Dein Blut braucht einen pH-Wert zwischen 7,35 und 7,45 - vier Puffersysteme sorgen dafür, dass dieser Wert konstant bleibt. Ohne diese Puffer würdest du nicht überleben können.