6.1 Säure-Base-Reaktionen - Protonenübergänge (Seite 130 - 133)

· Säure-Base-Definition nach Brönsted: (Seite 131)

Teilchen, die bei einer Reaktion Protonen abgeben, nennt man im Sinne von Brönsted Säuren (Protonendonatoren).

Teilchen, die bei einer Reaktion Protonen aufnehmen, nennt man Brönsted Basen (Protonenakzeptoren).

· Protolysen, Protonenübergänge (Seite 132)

Protolysen sind chemische Reaktionen bei denen Protonen von Säuren auf Basen übergehen.

Beispiele:
- Chlorwasserstoff und Wasser 












- Ammoniak und Wasser 












- Chlorwasserstoff und Ammoniak 












· Säure-Base-Paare (Seite 132)
korrespondierendes

Säure

/ Base-Paar

-

  HCl  

  +  

  H2O  

  →  

  Cl  

  +  

  H3O+  

HCl

/ Cl

S1

B2

B1

S2

H3O+

/ H2O 

-

  NH3  

  +  

  H2O  

  ⇌  

  NH4+  

  +  

  OH  

NH4+

/ NH3 

B1

S2

S1

B2

H2O

/ OH 

-

  HCl  

  +  

  NH3  

  →  

  Cl  

  +  

  NH4+  

HCl

/ Cl

S1

B2

B1

S2

NH4+

/ NH3 
Allgemein:

  HA  

  +  

  B  

  →  

  A  

  +  

  BH  

 HA

/ A

S1

B2

B1

S2

 BH

/ B

Aufgabe  
Formulieren Sie jeweils die Reaktionsgleichung für folgende Säure-Base-Reaktionen in wässriger Lösung (das zuerst angegebene Teilchen reagiert als Säure). Geben Sie die an der Reaktionen beteiligten Säure-Base-Paare an.
a. Salpetersäure + Sulfat-Ion






b. Essigsäure + Amid-Ion (NH2)






c. Hydrogenphosphat-Ion + Ammoniak






d. Ammonium-Ion + Sulfid-Ion






e. Hydrogensulfid-Ion + Hydroxid-Ion






f. Schwefelwasserstoff + Acetat-Ion






g. Hydrogencarbonat-Ion + Hypochlorit-Ion (ClO)






· Ampholyte (Seite 133)

Teilchen, die je nach Reaktionspartner als Säure oder als Base reagieren, bezeichnet man als amphotere Teilchen oder Ampholyte.

Beispiele:

(i) Wasser H2O
Wasser als Säure und Ammoniak als Base
H2O(aq) + NH3(aq) → OH(aq) + NH4+(aq)

Wasser als Base und Methansäure als Säure
H2O(l) + CH3COOH(aq) → H3O+(aq) + CH3COO(aq)

Wasser als Säure und Base
H2O(l) + H2O(l) → H3O+(aq) + OH(aq)    (Autoprotolyse des Wassers)

 |BBH+ |BBH+    Säure/Base-Paare
H3O+    H2O    OHH3O+/H2O und H2O/OH
A HAA HA
H2O kann sowohl Protonen abgeben (Säurecharakter) wie auch aufnehmen (Basecharakter). Wasser ist ein Ampholyt.

(ii) Dihydrogenphosphat H2PO4 und Hydrogenphosphat HPO42−
Dihydrogenphosphat als Säure und |B als Base
H2PO4(aq) + |B(aq) → HPO42−(aq) + BH+(aq)

Dihydrogenphosphat als Base und HA als Säure
H2PO4(aq) + HA(aq) → H3PO4(aq) + A(aq)

Hydrogenphosphat als Säure und |B als Base
HPO42−(aq) + |B(aq) → PO43−(aq) + BH+(aq)

Hydrogenphosphat als Base und HA als Säure
HPO42−(aq) + HA(aq) → H2PO4(aq) + A(aq)

Sowohl H2PO4 als auch HPO42− können Protonen abgeben und aufnehmen. Beide sind Ampholyte.
 |BBH+ |BBH+ |BBH+
H3PO4    H2PO4    HPO42−    PO43−
A HAA HAA HA

Säure/Base-Paare:
H3PO4/H2PO4, H2PO4/HPO42− und HPO42−/PO43−

Phosphorsäure (H3PO4) kann nur Protonen abgeben , H3PO4 reagiert ausschließlich als Säure.

Das Phosphat-Ion (PO43−) kann nur Protonen aufnehmen, PO43− reagiert ausschließlich als Base.

Aufgaben
1. Bestimmen und begründen Sie welche der folgenden Teilchen in wässriger Lösung amphoter sind. Formulieren Sie jeweils die möglichen Reaktionen mit H3O+ und OH  
a. Carbonat-Ion








b. Hydrogensulfat-Ion








c. Ammoniak








d. Phosphat-Ion








e. Hydrogensulfid-Ion








f. Oxonium-Ion








g. Salpetersäure








2. Beim Auflösen von Natriumhydrogencarbonat in Wasser, bildet sich eine alkalische Lösung. Beim Auflösen von Natriumhydrogensulfat in Wasser, bildet sich eine saure Lösung. Deuten Sie die beschriebenen Beobachtungen.   










· Mehrprotonige Säuren (Seite 133)
Mehrprotonige Säuren besitzen mehrere Wasserstoffatome welche stufenweise als Protonen abgegeben werden können.
Beispiel : Phosphorsäure

H3PO4

  +  

H2O

  ⇌  

H2PO4

  +  

H3O+

H2PO4

+

H2O

HPO42−

+

H3O+

HPO42−

+

H2O

PO43−

+

H3O+


H3PO4

+

3 H2O

PO43−

+

3 H3O+


Namen und Formeln einiger Säuren, Basen und Ampholyte (B 6 Seite 133).
Chlorwasserstoff
HCl 
Perchlorsäure
HClO4 
Ameisensäure
HCOOH  
Chlorid-Ion
Cl
Perchlorat-Ion
ClO4
Formiat-Ion
HCOO 
Bromwasserstoff
HBr 
Salpetersäure
HNO3 
Essigsäure
CH3COOH 
Bromid-Ion
Br
Nitrat-Ion
NO3
Acetat-Ion
CH3COO
Schwefelwasserstoff
H2S 
Schwefelige Säure
H2SO3 
Schwefelsäure
H2SO4 
Kohlensäure
H2CO3 
Hydrogensulfid-Ion
HS 
Hydrogensulfit-Ion
HSO3
Hydrogensulfat-Ion
HSO4
Hydrogencarbonat-Ion
HCO3
Sulfid-Ion
S2− 
Sulfit-Ion
SO32−
Sulfat-Ion
SO42−
Carbonat-Ion
CO32−
___________________________________________________________________________________
Phosphorsäure
H3PO4 
Dihydrogenphosphat-Ion
H2PO4
Hydrogenphosphat-Ion
HPO42−
Phosphat-Ion
PO43−



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