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Ein Stoff
reagiert chemisch mit Wasser, d.h. er wird nicht nur einfach gelöst,
sondern entzieht den Wassermolekülen Protonen (Protonenakzeptor = Base)
oder gibt an die Wassermoleküle Protonen ab, d.h. bringt sie in die
Funktion des Protonenakzeptors und wirkt gleichzeitig als Säure (Protonendonator).
Grundprinzip ist dabei immer, dass das Autoprotolyse-Gleichgewicht des
Wasser H2O + H2O <==>
H3O+ + OH-
verschoben wird. Konstante Größe in diesem Spiel ist der pKw-Wert
dieses Gleichgewichts = 14.
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Es gibt als drei
Größen: s. Abb.
Zur Bestimmung einer Größe müssen
zwei der drei Faktoren bekannt sein. Zur Bestimmung einer der drei
Faktoren muss weiter unterschieden werden zwischen 1. reinen
Säuren bzw. Basen und 2. Säuren bzw. Basen, die aus der
Dissoziation eines Salzes entstehen. Bei der Dissoziation eines
Salzes kann immer davon ausgegangen werden, dass die Dissoziation
vollständig erfolgt. |
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Konzentration der Säure oder Base |
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Dissoziationskon-
stante der Säure oder Base |
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pH-Wert der entstandenen Lösung |
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Demnach reagieren dann beide Komponenten des Salzes mit Wasser, was in der
Regel so aussieht, dass eine Komponente gar keine Reaktion zeigt, weil sie
das Anion einer starken Säure (z.B. Cl-)
oder das Kation einer starken Base (z.B. Na+) ist. D.h. durch
diese Anionen bzw. Kationen wird das Gleichgewicht des Wassers nicht
verschoben. Die andere Komponente, z.B. NH4+ oder OH-
verschiebt jedoch das Gleichgewicht des Wassers in der behandelten Weise.
Mit anderen Worten: es gibt eigentlich nur den Fall 1, Fall 2 ist
lediglich eine Variante von Fall 1.
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Was die Einschätzung der Stärke einer Säure bzw. Base betrifft und
die darauf anzuwendende Rechenmethode, gibt es drei Fälle (siehe Tabelle
im AB „Stärke einer Säure bzw. Base III):
1. Starke Säuren bzw. Basen: der pH- bzw. pOH-Wert entspricht der
Ausgangskonzentration der Säure bzw. Base;
2. Schwache Säuren bzw. Basen: c(H3O+) = (
Ks * c(HAc))1/2
3. Mittelstarke Säuren bzw. Basen: Anwendung der pq-Formel
(quadratische Gleichung)
Zur
generellen Voraussage über den sauren oder basischen Charakter von
Salzlösungen dienen folgende Regeln:
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1. |
Salze von starken Säuren mit starken Basen beeinflussen den pH-Wert
nicht, da die konjugierten Basen bzw. Säuren schwach sind. Der pH-Wert
bleibt bei 7. |
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2. |
Salze von starken Säuren mit schwachen Basen ergeben saure Lösungen, da
die konjugierten schwachen Basen und starken Säuren den pH-Wert unter 7
verschieben. |
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3. |
Salze von schwachen Säuren mit starken Basen ergeben basische Lösungen,
da die konjugierten starken Basen und schwachen Säuren den pH-Wert über
7 verschieben. |
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4. |
Salze von schwachen Säuren mit schwachen Basen können sauer oder
alkalisch reagieren. Der pH-Wert hängt davon ab, ob der saure Charakter
des Kations oder der basische des Anions überwiegt. Ist der pKs-Wert
der Säure gleich dem pKb-Wert der Base, reagiert die Lösung
neutral. Ist der pKs-Wert der Säure größer als der pKb-Wert
der Base, reagiert die Lösung basisch. |
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5. |
In jedem Fall muss man sich darüber klar sein, was die Aussage „der pKs-Wert
der Säure ist größer als der pKb-Wert der Base" bedeutet. |
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