Home

Chemie

Säuren-Basen-Reaktionen

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

Erklärvideos

Zusammenfassung

Übungen

Lektion auswählen

Analytische Chemie

Qualitative Analyse und Nachweismethoden

Quantitative Analyse und Elementaranalyse

Arten der Chromatographie und Retentionsfaktor

Farbstoffe

Das elektromagnetische Spektrum und Farbwahrnehmung

Aminosäuren und Proteine

Proteinogene Aminosäuren-Grundstruktur und Einteilung

Eigenschaften von Aminosäuren

Aufgaben und Eigenschaften von Peptiden und Proteinen

Enzyme und Schlüssel-Schloss-Prinzip

Fette und Tenside

Struktur und Bedeutung von Fetten und Fettsäuren

Seife und Tenside: Struktur und Eigenschaften

Vom Alkohol zum Ester

Alkoholsynthese-Nucleophile Substitution

Aldehyde und Ketone-Grundlagen

Aldehyde und Ketone-Reaktionen

Carbonsäuren: Grundlagen & Carboxylgruppe

Carbonsäuren: Eigenschaften & Herstellung

Ether: Herstellung und Peroxide

Herstellung und Eigenschaften der Carbonsäureester

Herstellung natürlicher und künstlicher Aromastoffe

Brennstoffe

Fossile Brennstoffe: Verbrennung & Alternativen

Alternative Brennstoffe und nachwachsende Rohstoffe

Kohlenwasserstoffe

Homologe Reihe der Alkane und ihre Eigenschaften

Alkane-Isomerie und Eigenschaften

Alkene und Alkine: ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Radikalische Substitution und Halogenalkane

Elektrophile Addition: Reaktionsmechanismus & Markownikow-Regel

Säuren-Basen-Reaktionen

Autoprotolyse von Wasser

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

pH-Wert-Berechnung: Neutralwert und Einteilung

Puffersysteme und -gleichgewicht

Lewis-Säuren und Basen

Neutralisation

pH-Wert-Berechnung: Neutralwert und Einteilung

Neutralisationsreaktion und Titration

Salzbildung und Anionennachweisreaktionen

Saure und alkalische Lösungen

Protonenübertragungsreaktion - Die Brönsted Säuredefinition

Säuren und ihre Eigenschaften

Bildung von Basen und ihre Eigenschaften

Elektronenübertragung

Eigenschaften von Salzen: Leitfähigkeit & Ionenbindung

Metalle in Salzlösung: elektrische Leitfähigkeit & Redoxreaktion

Korrosion und Korrosionsschutz

Elektrolysen und Faraday'sche Gesetze

Galvanische Zelle - Die Batterie

Redoxreaktionen

Oxidation und Reduktion

Redoxreihe der Metalle

Eisen und Eisenlegierungen: Stahl

Aufstellen von Redoxreaktionen-Oxidationszahl

Chemische Energie

Elektrochemische Spannungsreihe

Konzentrationsabhängigkeit des Potentials

Akkumulatoren: Lithium Akku & Blei Akku

Elektrolysen und Faraday'sche Gesetze

Energetik

Kalorimetrie und Reaktionsenthalpie

Reaktionsenthalpie - Satz von Hess

Entropie von Stoffen & molare Standardentropie

Gibbs-Energie: Gibbs-Helmholtz-Gleichung

Chemisches Gleichgewicht

Reaktionsgeschwindigkeit & chemisches Gleichgewicht

Stoßtheorie: Teilchendichte, Stoßzahl & Reaktionsgeschwindigkeit

Heterogene & homogene Katalyse, Katalysatoren & Enzyme

Chemisches Gleichgewicht- Das Massenwirkungsgesetz

Störung des chemischen Gleichgewichts

Chemische Reaktion

Stoffumwandlung im Alltag

Reaktionsgleichung als Wortgleichung

Reaktionsenergie und Energieerhalt

Zeitlicher Verlauf von chemischen Reaktionen

Massenerhalt – Ermitteln einer Reaktionsgleichung

Wasser

Wasser als chemische Verbindung

Wasserstoff: Bau, Eigenschaften & Nachweis

Wasser als Lösungsmittel & Transportsystem

Saure und alkalische Lösungen

Chemische Bindung

Metallische Bindung und Bändermodell

Elektronenpaarbindung im Orbitalmodell

Chemische Bindungen im Vergleich

Komplexverbindungen: Geometrie & Nomenklatur

Kohlenstoffmodifikationen: Diamant, Graphit und weitere

Elektronenpaarbindung

Elektronenpaarbindung, Oktettregel, Einfach- & Mehrfachbindungen

Lewis-Formel & Valenzstrichformel aufstellen

Elektronegativität - Polarität - Dipol

Van-der-Waals Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte & Wasserstoffbrückenbindungen

Aufbau PSE

Rutherfordsches Atommodell & Experiment

Atomkern, Atomhülle, Kernladungszahl & Massenzahl

Elektronenschalenmodell & Edelgaskonfiguration

PSE: Periodensystem der Elemente

Elementfamilien

Alkalimetalle: Elemente & Eigenschaften

Erdalkalimetalle: Elemente & Eigenschaften

Halogene: Elemente & Eigenschaften

Edelgase: Elemente & Eigenschaften

4. Hauptgruppe: Nichtmetalle, Halbmetalle & Metalle

Kunststoffe

Einteilung von Kunststoffen nach Herstellung & Eigenschaften

Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen

Polykondensation: Polyamide & Polyester

Polymerisation: Vom Monomer zum Polymer

Polyaddition am Beispiel Polyurethan

Maßgeschneiderte Kunststoffe und Kunststoffverarbeitung

Umweltbelastung durch Kunststoffe - Recycling - Biokunststoffe

Quantitative Betrachtungen

Stoffmenge - Molare Masse - Satz von Avogadro

Chemisches Rechnen: Dichte, molare Masse & Volumen

Analytische Chemie

Qualitative Analyse und Nachweismethoden

Quantitative Analyse und Elementaranalyse

Arten der Chromatographie und Retentionsfaktor

Farbstoffe

Das elektromagnetische Spektrum und Farbwahrnehmung

Aromatische Kohlenwasserstoffe

Benzol: Resonanztheorie, Aromatizität & Molekülorbitaltheorie

Benzolderivate, mesomerer und induktiver Effekt

Elektrophile Substitution

Elektrophile Zweitsubstitution: Geschwindigkeit & dirigierender Effekt

Fette und Tenside

Struktur und Bedeutung von Fetten und Fettsäuren

Seife und Tenside: Struktur und Eigenschaften

Aminosäuren und Proteine

Proteinogene Aminosäuren-Grundstruktur und Einteilung

Eigenschaften von Aminosäuren

Aufgaben und Eigenschaften von Peptiden und Proteinen

Enzyme und Schlüssel-Schloss-Prinzip

Kohlenhydrate

Isomerie, Chiralität & absolute Konfiguration von Zuckermolekülen

Optische Aktivität: Messung & polarisiertes Licht

Klassifizierung der Monosaccharide

​Monosaccharide zeichnen & Fischer-Projektion

Disaccharide: reduzierende Wirkung & Zuckeracetale

Polysaccharide als Energiespeicher & Baustoff

Vom Alkohol zum Ester

Alkoholsynthese-Nucleophile Substitution

Aldehyde und Ketone-Grundlagen

Aldehyde und Ketone-Reaktionen

Carbonsäuren: Grundlagen & Carboxylgruppe

Carbonsäuren: Eigenschaften & Herstellung

Ether: Herstellung und Peroxide

Herstellung und Eigenschaften der Carbonsäureester

Herstellung natürlicher und künstlicher Aromastoffe

Brennstoffe

Fossile Brennstoffe: Verbrennung & Alternativen

Alternative Brennstoffe und nachwachsende Rohstoffe

Kohlenwasserstoffe

Homologe Reihe der Alkane und ihre Eigenschaften

Alkane-Isomerie und Eigenschaften

Alkene und Alkine: ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Radikalische Substitution und Halogenalkane

Elektrophile Addition: Reaktionsmechanismus & Markownikow-Regel

Säuren-Basen-Reaktionen

Autoprotolyse von Wasser

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

pH-Wert-Berechnung: Neutralwert und Einteilung

Puffersysteme und -gleichgewicht

Lewis-Säuren und Basen

Saure und alkalische Lösungen

Protonenübertragungsreaktion - Die Brönsted Säuredefinition

Salze und Metalle

Eigenschaften von Ionen und Ionenbindungen

Korrosion und Korrosionsschutz

Galvanische Zelle - Die Batterie

Redoxreaktionen

Oxidation und Reduktion

Eisen und Eisenlegierungen: Stahl

Chemische Energie

Elektrochemische Spannungsreihe

Konzentrationsabhängigkeit des Potentials

Akkumulatoren: Lithium Akku & Blei Akku

Elektrolysen und Faraday'sche Gesetze

Energetik

Kalorimetrie und Reaktionsenthalpie

Reaktionsenthalpie - Satz von Hess

Entropie von Stoffen & molare Standardentropie

Gibbs-Energie: Gibbs-Helmholtz-Gleichung

Chemisches Gleichgewicht

Reaktionsgeschwindigkeit & chemisches Gleichgewicht

Heterogene & homogene Katalyse, Katalysatoren & Enzyme

Chemisches Gleichgewicht- Das Massenwirkungsgesetz

Störung des chemischen Gleichgewichts

Wasser

Wasser als chemische Verbindung

Chemische Bindung

Metallische Bindung und Bändermodell

Elektronenpaarbindung im Orbitalmodell

Chemische Bindungen im Vergleich

Komplexverbindungen: Geometrie & Nomenklatur

Kohlenstoffmodifikationen: Diamant, Graphit und weitere

Moleküle

Molekülgeometrie & Elektronenpaarabstoßung

Elektronegativität - Polarität - Dipol

Van-der-Waals Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte & Wasserstoffbrückenbindungen

Aufbau PSE

Rutherfordsches Atommodell & Experiment

Emissionsspektren - Das Bohrsche Atommodell

Quantenzahlen und Elektronenkonfiguration

Kunststoffe

Einteilung von Kunststoffen nach Herstellung & Eigenschaften

Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen

Polykondensation: Polyamide & Polyester

Polymerisation: Vom Monomer zum Polymer

Polyaddition am Beispiel Polyurethan

Maßgeschneiderte Kunststoffe und Kunststoffverarbeitung

Umweltbelastung durch Kunststoffe - Recycling - Biokunststoffe

Erklärvideo

Lehrperson: Hannah

Zusammenfassung

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

Vergleichst du den pH-Wert von Essigsäure und Salzsäure bei gleicher Konzentration, wirst du beobachten, dass der pH-Wert der Salzsäurelösung niedriger ist. Der Grund hierfür ist der Dissoziationsgrad der Säuren.


Säure-Base-Gleichgewichte

In wässriger Lösung reagieren die Chlorwasserstoffmoleküle vollständig zu Salzsäure:


​HCl+H2O⟶H3O++Cl−HCl + H_2O \longrightarrow H_3O^+ + Cl^-HCl+H2​O⟶H3​O++Cl−​​


Also ist die Konzentration der Oxoniumionen gleich der Konzentration des eingesetzten Chlorwasserstoffs. Wird Essigsäure in Wasser gelöst, wird diese nur teilweise protoniert:


​CH3COOH+H2O⇋CH3COO−+H3O+CH_3COOH + H_2O \leftrightharpoons CH_3COO^- + H_3O^+CH3​COOH+H2​O⇋CH3​COO−+H3​O+​​


Korrespondierende Säure-Base-Paare

Bei der Protolyse des Essigsäuremoleküls entsteht das Acetat-Ion CH3OO−CH_3OO^-CH3​OO−​. Es reagiert in der Rückreaktion des Säure-Base-Gleichgewichts als Base mit den Oxonium-Ionen zu Essigsäure.

Allgemein entstehen in einem Säure-Base-Gleichgewicht aus einer Säure (HA) und einer Base (B) die jeweils korrespondierende Base (A-) und Säure (BH+).


Säure- und Basenkonstanten

Für Säure-Base-Gleichgewicht in wässrigen Lösungen gilt:


​HA+H2O⇋H3O++A−HA + H_2O \leftrightharpoons H_3O^+ + A^-HA+H2​O⇋H3​O++A−​​


​Kc=c(H3O+)⋅c(A−)c(H2O)⋅c(HA)K_c = \frac{c(H_3O^+) \cdot c(A^-)}{c(H_2O) \cdot c(HA)}Kc​=c(H2​O)⋅c(HA)c(H3​O+)⋅c(A−)​​​


Wie beim Autoprotolysegleichgewicht des Wassers kann c(H2O) in verdünnten Lösungen als konstant betrachtet und durch Multiplikation mit Kc zu einer neuen Konstanten, der Säurekonstanten KS(HA​), zusammengefasst werden. Je weiter das Gleichgewicht auf der rechten Seite liegt, umso stärker ist die Säure und umso größer ist die Säurekonstante:


​KS(HA)=c(H3O+)⋅c(A−)c(HA)K_S(HA) = \frac{c(H_3O^+) \cdot c(A^-)}{c(HA)}KS​(HA)=c(HA)c(H3​O+)⋅c(A−)​​​


Die Stärke einer Base B wird über die Basenkonstante KB(B) definiert:


​KB(B)=c(OH−)⋅c(BH+)c(B)K_B(B) = \frac{c(OH^-) \cdot c(BH^+)}{c(B)}KB​(B)=c(B)c(OH−)⋅c(BH+)​​​


Häufig wird anstelle von Ks oder KB analog dem pH-Wert der negative dekadische Logarithmus angegeben:


​pKS=−lg(KS)pKB=−lg(KB)pK_S=-lg(K_S) \\pK_B = -lg(K_B)pKS​=−lg(KS​)pKB​=−lg(KB​)​​


Der Zusammenhang von KS(HA) und KB(A-) ergibt sich aus dem Produkt


​KS(HA)⋅KB(A−)=c(H3O+)⋅c(A−)c(HA)⋅c(HA)⋅c(OH−)c(A−)KW=c(H3O+)⋅c(OH−)K_S(HA) \cdot K_B(A^-) = \frac {c(H_3O^+)\cdot c(A^-)}{c(HA)} \cdot \frac {c(HA) \cdot c(OH^-)}{c(A^-)} \\K_W = c(H_3O^+) \cdot c(OH^-)KS​(HA)⋅KB​(A−)=c(HA)c(H3​O+)⋅c(A−)​⋅c(A−)c(HA)⋅c(OH−)​KW​=c(H3​O+)⋅c(OH−)​​


Für alle korrespondierenden Säure-Base-Paare ist das Produkt aus KS(HA) und KB(A−) gleich dem Ionenprodukt des Wassers KW. Wenn eine Säure also in Wasser dissoziiert, erhöht sich nicht nur die Konzentration an Hydroxonium-Ionen, sondern gleichzeitig sinkt die Konzentration an Hydroxidionen. Das Ionenprodukt des Wassers verändert sich nicht.


Protolysegrad


Um Aussagen über das Ausmaß der Protolyse zu machen, bedient man sich des Protolysegrades (Dissoziationsgrad) α. Der Protolysegrad gibt den Bruchteil an protolysierter Säure oder Base im Gleichgewicht an:


​α=Konzentration der protolysierten Sa¨ure bzw. Base TeilchenGesamtkonzentration an Sa¨ure bzw. Base\alpha= \frac{Konzentration\, der\, protolysierten\, Säure\, bzw.\, Base\,Teilchen}{Gesamtkonzentration\, an \,Säure \,bzw.\, Base}α=GesamtkonzentrationanSa¨urebzw.BaseKonzentrationderprotolysiertenSa¨urebzw.BaseTeilchen​​​


Der Protolysegrad hängt von der Säure- beziehungsweise von der Basenkonstante ab. Wird angenommen, dass alle Oxonium-Ionen beziehungsweise Hydroxid-Ionen aus der Protolyse von HA beziehungsweise Protonierung von B stammen, dann sind die Konzentrationen von A- und H3O+ gleich (beziehungsweise die Konzentrationen von BH+ und OH-). Für die Säure- beziehungsweise Basenkonstante ergibt sich:


​KS(HA)=c2(H3O+)c(HA)KB(B)=c2(OH−)c(B)K_S(HA) = \frac{c^2(H_3O^+) }{c(HA)}\\K_B(B) = \frac{c^2(OH^-) }{c(B)}KS​(HA)=c(HA)c2(H3​O+)​KB​(B)=c(B)c2(OH−)​​​


Die Konzentration von H3O+ oder OH− lassen sich als α⋅c0\alpha \cdot c_0α⋅c0​, also den protolysierten Anteil an HA oder B darstellen. Die Gleichgewichtskonzentration von HA entspricht der Gesamtkonzentration minus dem protolysierten Anteil. Entsprechendes gilt für OH− und B. Dann erhältst du:

​KS,B=(α⋅c0)2c0−α⋅c0=α21−α⋅c0K_{S,B} = \frac{(\alpha \cdot c_0)^2}{c_0-\alpha \cdot c_0}=\frac{\alpha ^2}{1- \alpha} \cdot c_0KS,B​=c0​−α⋅c0​(α⋅c0​)2​=1−αα2​⋅c0​​​


Den Zusammenhang zwischen Säure- beziehungsweise Basenkonstante, der Konzentration und dem Protolysegrad ist das Ostwald'sche Verdünnungsgesetz. Der Dissoziationsgrad α\alphaα​ ist leicht zugänglich aus der Messung des pH-Wertes. Bei schwachen Säuren oder Basen nicht zu geringer Konzentration ist der Protolysegrad sehr klein, das heißt 1−α≈11-\alpha \approx11−α≈1​. Die obige Beziehung vereinfacht sich dann zu:

​​​

​KS,B=α2⋅c0α=KS,Bc0K_{S,B}=\alpha^2\cdot c_0 \\\alpha = \sqrt{\frac{K_{S,B}}{c_0}}KS,B​=α2⋅c0​α=c0​KS,B​​​​​


Hieraus wird deutlich, dass der Protolysegrad umso höher ist, je stärker die Säure beziehungsweise die Base ist und je geringer ihre Konzentration.



Read more

Lerne mit Grundlagen

Lerne in kleinen Schritten mit Theorieeinheiten und wende das Gelernte mit Übungssets an!
Dauer:
Saure und alkalische Lösungen

Teil 1

Saure und alkalische Lösungen

Protonenübertragungsreaktion - Die Brönsted Säuredefinition

Teil 2

Protonenübertragungsreaktion - Die Brönsted Säuredefinition

Bildung von Basen und ihre Eigenschaften

Teil 3

Bildung von Basen und ihre Eigenschaften

Säuren und ihre Eigenschaften

Teil 4

Säuren und ihre Eigenschaften

Abkürzung

Erziele 80% um direkt zum letzten Teil zu springen.

Optional

Dies ist die Lektion, in der du dich gerade befindest, und das Ziel des Pfades.

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

Teil 5

Säuren und Basen: Gleichgewicht und Protolysegrad

Finaler Test

Test aller vorherigen Teile, um einen Belohnungsplaneten zu erhalten.

Erstelle ein Konto, um mit den Übungen zu beginnen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was sagt der Protolysegrad aus?

Der Dissoziationsgrad α (auch Protolysegrad) gibt das Verhältnis der durch Dissoziation gelösten Säure- bzw. Base-Teilchen zur Gesamtkonzentration der Säure-/Base-Teilchen der Lösung an.

Wie erkenne ich eine schwache Säure?

Eine schwache Säure erkennst du anhand des Gleichgewichts bei einer Säure-Base Reaktion. Nur wenige Anteile der schwachen Säure geben das Proton an das Wasser ab. Bei der Protolyse ändert sich die Konzentration der schwachen Säure HA fast nicht.

Wie erkennst du eine starke Säure?

Eine starke Säure hat einen niedrigen pKs-Wert. Ab einem pKS-Wert von 3,75 und kleiner kann von einer starken Säure gesprochen werden. Starke Säuren dissoziieren fast vollständig in Wasser.

©2020 - 2024 evulpo AG

Beta