Protonenübertragungsreaktion - Die Brönsted Säuredefinition

Dir sind sicherlich schon einige Säuren bekannt. Zitronensäure, Magensäure und Essig sind alles Säuren, von denen Du wahrscheinlich schon einmal gehört hast. Aber was macht jetzt aus chemischer Sicht eine Säure aus? Nach der Brönsted-Definition sind Säuren Stoffe, die eine Tendenz haben, ein Proton ($$H^+$$) abzugeben. Basen sind demnach Stoffe, die eine Tendenz haben, Protonen aufzunehmen. Bei einer Säure-Base-Reaktion kommt es zu einer Protonenübertragung von der Säure auf die Base.

Was sind saure Lösungen?

Säuren, bzw. saure Lösungen, haben folgende Eigenschaften:

• Reagieren mit unedlen Metallen
  
• Sind elektrisch leitfähig

Säuren erkennst Du daran, dass sich der Universalindikator rot färbt, weil der pH-Wert kleiner ist als 7. Der pH-Wert misst die Konzentration von Oxonium-Ionen ($$H_3O^+$$). Saure Lösungen enthalten also mehr Oxonium-Ionen als Hydroxidionen. Die Gegenspieler von Säuren sind alkalische Lösungen, die sich blau färben und einen pH-Wert aufweisen, der grösser ist als 7. Sie hingegen enthalten einen Überschuss an Hydroxidionen. Wenn Du eine saure und eine alkalische Lösung in der richtigen Menge mischst, so erhältst Du eine neutrale Lösung, die den pH-Wert 7 hat. 

Saure und alkalische Lösungen weisen beide die folgenden Eigenschaften auf:

• Sie sind elektrisch leitfähig
  
• Sie neutralisieren sich gegenseitig

Salzsäure entsteht, wenn Wasser mit gasförmigem Chlorwasserstoff (also Chlorwasserstoffgas) reagiert. Dabei bilden sich Ionen. Sie sind der Grund dafür, dass eine Chlorwasserstofflösung elektrisch leitfähig ist. Das Chlorwasserstoffgas alleine kann nämlich keine elektrischen Ladungen weiterleiten. Erst wenn sich der Chlorwasserstoff im Wasser löst, kommt es zu positiv geladenen Oxonium-Ionen ($$H_3O^{+}$$​) und zu negativ geladenen Chlorid-Ionen ($$Cl^{-}$$).

So reagiert der Chlorwasserstoff, wenn er sich im Wasser löst:

Wie bereits oben erwähnt, erkennst Du Säuren daran, dass sich der Universalindikator rot färbt. Für die sauren Eigenschaften sind die Oxonium-Ionen zuständig. Das ist nicht nur bei der Salzsäure so, sondern bei allen wässrigen sauren Lösungen. Saure Lösungen enthalten also alle zusätzliche Oxonium-Ionen, die daher stammen, dass eine Säure ein Proton an Wasser abgegeben hat. Protonen weisen ein starkes elektrisches Feld auf und beeinflussen daher die Moleküle in seinem Umfeld sehr stark. Achtung: Protonen kommen in Wasser nicht alleine vor, sondern das Proton ist an ein freies Elektronenpaar eines Wassermoleküls gebunden, wobei ein $$H_3O^{+}$$​-Teilchen, also ein Oxonium-Ion, entsteht. 

Nummer 1: $$H_3O^{-}$$-Teilchen (Oxonium-Ion)​

Protonenübertragung

Bei der Reaktion von Chlorwasserstoff mit Wasser werden also ein Oxonuim-Ion und ein Chlorid-Ion gebildet. Das Oxonium-Ion könntst Du zerlegen in ein Wasserstoff-Ion ($$H^{+}$$) und ein Wassermolekül ($$H_2O$$). Wasserstoff-Ionen sind allerdings nichts anderes als positiv geladene Protonen. 

Wenn sich der Chlorwasserstoff im Wasser löst, wird ein Proton vom Chlorwasserstoffmolekül auf das Wassermolekül übertragen, wodurch ein Oxonium-Ion und ein Chlorid-Ion gebildet werden. Bei der Reaktion findet also eine Protonenübertragung statt.

Da das Chlorwasserstoffmolekül ein Proton abgibt, wirkt es hier als Protonendonator HA und ist somit eine Säure. Das Wassermolekül, welches ein Proton aufnimmt, wirkt als Protonenakzeptor B und ist somit eine Base. Diesen Protonenübergang kannst Du auch eine Säure-Base-Reaktion bzw. eine Protolyse nennen.

Nummer 1: Protonenübertragung

Gemäss Brönsted beschreiben die Begriffe Säure und Base die Funktionen von diesen Teilchen. Das $$HCl$$​-Molekül reagiert als Säure gegenüber dem $$H_2O$$-Molekül, welches wiederum als Base reagiert. Was Säuren und Basen ausmacht, ist also das Verhalten, welches von dem Reaktionspartner mitbestimmt wird. 

Teilchen, die abhängig vom Reaktionspartner als Säure oder als Base reagieren, nennst Du Ampholyte.