Säuren und ihre Eigenschaften

Brönsted definiert Säuren als Teilchen, die Protonen abgeben und somit als Protonendonator reagieren können. Für ihre sauren Eigenschaften ist der Überschuss an Oxonium-Ionen zuständig. Du kennst sicher schwache Säuren wie Zitronensäure oder Essigsäure aus deinem Alltag. Es gibt aber viel mehr Säuren!

Wichtige Säuren und Eigenschaften

Schwefelsäure

Eine sehr starke Säure ist zum Beispiel die Schwefelsäure. Sie dient oft als Reaktionspartner bei der Herstellung von vielen anorganischen Produkten wie Farben und Waschmitteln. Sie ist somit sehr wichtig für die chemische Industrie. Schwefelsäure wird ausserdem auch bei der Herstellung von Düngemitteln verwendet.

Mithilfe von Schwefelsäure werden also Produkte hergestellt wie:

• Farbstoffe
  
• Waschmittel
• Dünger
• Batteriesäure
• Sprengstoffe

Um Schwefelsäure $$H_2SO_4$$ herzustellen, braucht man Schwefeltrioxid $$SO_3$$. Das produziert man mithilfe des Kontaktverfahrens. Hierfür wird ein Gemisch aus Schwefeldioxid und Sauerstoff in einen Kontaktofen geleitet, wobei die beiden Stoffe mehrfach durch Vanadiumpentaoxid $$V_2O_5$$ katalysiert werden. Somit oxidiert Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid.

Für die Herstellung von Schwefeltrioxid müssen also zwei exotherme Reaktionen stattfinden:

​$$S(s) + O_2(g) \rightarrow SO_2(g)$$

$$2 SO_2(g) + O_2(g) \rightleftarrows 2 SO_3(g)$$​​​

Dieses gewonnene Schwefeltrioxid reagiert dann mit Schwefelsäure zu Dischwefelsäure $$H_2S_2O_7$$ entsteht:

$$SO_3(g) + H_2SO_4(l) \rightarrow H_2S_2O_7(l)$$​​

Die Dischwefelsäure wird dann mit Wasser hydrolysiert und es entsteht reine Schwefelsäure:

​$$H_2S_2O_7(l) + H_2O(l) \rightarrow 2 H_2SO_4(l)$$​​

Die Schwefelsäure weist folgende Merkmale auf: 

Sulfate sind Salze der Schwefelsäure. Schwefelsäuren sind zweiprotonige Säuren. Ein Schwefelsäuremolekül kann nacheinander zwei Protonen abgeben, die von einer Base aufgenommen werden. Dabei bilden sich das Hydrogensulfat-Ion $$HSO_4^{-}$$ und Sulfat-Ion $$SO_4^{2-}$$. Nach diesen Stoffen werden dann die entsprechenden Sulfate benannt.  Ein Beispiel dafür ist Calciumsulfat $$CaSO_4$$. Dieses kennst Du wahrscheinlich unter dem Begriff Gips. Es wird als Baustoff oder in der Medizin als Gipsverband verwendet. 

Weitere Beispiele sind Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, Magnesiumsulfat und Kaliumhydrogensulfat.

Phosphorsäure

Phosphorsäure $$H_3PO_4$$ ist eine dreiprotonige Säure. Durch Protolyse können daraus Dihydrogenphosphat $$H_2PO_4^{-}$$, Hydrogenphosphat $$HPO_4^{2-}$$ und Phosphat $$PO_4^{3-}$$ entstehen.

Aus der Phosphorsäure $$H_3PO_4$$ werden Phosphat-Ionen gebildet. Diese spielen zum Beispiel eine wichtige Rolle für die Zähne und für die Speicherung von Erbinformationen. Zahnschmelz besteht nämlich aus einem Calciumphosphat. Und DNA-Moleküle, die die Erbinformation speichern, sind Ester des Phosphorsäuremoleküls mit Desoxyribose bzw. Ribose. Phosphorsäure ist auch wichtig für die Herstellung von Düngemitteln, da durch die Reaktion von Calciumphosphat mit Phosphorsäure das lösliche Calciumdihydrogenphosphat entsteht. Dieses ist für Pflanzen verfügbar und bildet somit einen Hauptbestandteil von Phosphatdüngemitteln.

Salpetersäure

Salpetersäure ist ebenfalls wichtig für die Herstellung von Düngemitteln. Sie entsteht, wenn Stickstoffmonooxid mit Sauerstoff reagiert. Sie hat zudem eine oxidierende Wirkung und ist daher für einiges anwendbar. Man verwendet Salpetersäure auch für die Unterscheidung von Gold und Silber, da Silber mit Salpetersäure zu einer löslichen Verbindung reagiert, Gold aber nicht.

Weitere wichtige Säuren sind Kohlensäure ($$H_2CO_3$$​) und Chlorwasserstoff. ($$HCl$$)