6.3 Die Stärke von Säuren und Basen (Seite 136 - 137)

a. Starke und schwache Säuren

  HCl = 0,1 M  

  pH(gemessen) ≈ 1  

  pH(berechnet) = −log(0,1) = 1  

  CH3COOH = 0,1 M  

  pH(gemessen) ≈ 2,9  

  pH(berechnet) = ?  

Erklärung:

· Salzsäure HCl(aq) ist eine sehr starke Säure, die Protolyse ist vollständig, man erhält eine vollständige Reaktion:

  HCl     +     H2O     →     H3O+     +     Cl  

Anfang  

c0   konstant   0 0

Ende  

0   konstant     c(H3O+) = c0     cCl = c0  

· Essigsäure CH3COOH(aq) ist eine schwache Säure, die Protolyse ist unvollständig, man erhält ein Gleichgewicht:

  CH3COOH     +     H2O     ⇌     H3O+     +     CH3COO  

Anfang  

c0   konstant   0 0

Gleichgewicht  

c0x   konstant     c(H3O+) = x     c(CH3COO) = x  

Weil die Essigsäure nur teilweise mit Wasser reagiert ist x << c0 und c(H3O+) ≠ c(CH3COOH)

b. Die Säurekonstante KS
Allgemein gilt für eine schwache Säure HA:

  HA     +     H2O     ⇌     H3O+     +     A  

Anfang  

c0   konstant   0* 0

Gleichgewicht  

  c0x     konstant     c(H3O+) = x     c(A) = x  

* die Autoprotolyse des Wassers wird vernachlässigt (sonst 10−7 bei 25 °C)

Für die Gleichgewichtskonstante K erhält man:
K =

 c(H3O+) · c(A

 c(H2O) · c(HA) 


Weil c(H2O) = 55,4 mol · L−1 praktisch konstant bleibt, wird c(H2O) in eine neue Gleichgewichtskonstante integriert:
K · c(H2O) =

 c(H3O+) · c(A

 c(HA) 


K · c(H2O) wird durch KS (Säurekonstante, temperaturabhängig) ersetzt:
KS =

 c(H3O+) · c(A

 c(HA) 


Analog zum pH-Wert definiert man den pKS-Wert:
pKS = −log(KS)    ⇔    KS = 10−pKS
Je stärker das Gleichgewicht nach rechts verschoben ist, desto:
     größer c(H3O+),
     größer die Stärke der Säure,
     größer KS,
     kleiner pKS
Je kleiner der pKS-Wert, desto größer die Stärke der Säure.
Je größer der pKS-Wert, desto kleiner die Stärke der Säure.

c. Die Basekonstante KB
Allgemein gilt für eine schwache Base B:

  B     +     H2O     ⇌     BH+     +     OH  

Anfang  

c0   konstant   0 0*

Gleichgewicht  

  c0x     konstant     c(BH+) = x     c(OH) = x  

* die Autoprotolyse des Wassers wird vernachlässigt (sonst 10−7 bei 25 °C)

Für die Gleichgewichtskonstante K erhält man:
K =

 c(BH+) · c(OH

 c(H2O) · c(B) 


Weil c(H2O) = 55,4 mol · L−1 praktisch konstant bleibt, wird c(H2O) in eine neue Gleichgewichtskonstante integriert:
K · c(H2O) =

 c(BH+) · c(OH

 c(B) 


K · c(H2O) wird durch KB (Basekonstante, temperaturabhängig) ersetzt:
KB =

 c(BH+) · c(OH

 c(B) 


Analog zum pH-Wert definiert man den pKB-Wert:
pKB = −log(KB)    ⇔    KB = 10−pKB
Je stärker das Gleichgewicht nach rechts verschoben ist, desto:
     größer c(OH),
     größer die Stärke der Base,
     größer KB,
     kleiner pKB
Je kleiner der pKB-Wert, desto größer die Stärke der Base.
Je größer der pKB-Wert, desto kleiner die Stärke der Base.

Säure- und Basekonstante sind ein Maß für die Säure- und Basestärke.
Je höher der KS- beziehungsweise der KB-Wert ist, desto stärker ist die Säure beziehungsweise Base.

d. Beziehung zwischen pKS und pKB für ein Säure-Base-Paar HA/A
  HA     +     H2O     ⇌     H3O+     +     A         KS =

 c(H3O+) · c(A

 c(HA) 


  A     +     H2O     ⇌     HA     +     OH           KB =

 c(HA) · c(OH

 c(A)

KS · KB =

 c(H3O+) · c(A) 

 c(HA) 

·

 c(HA) · c(OH

 c(A) 

= c(H3O+) · c(OH) = KW

KS · KB = KW          | −log()
−log(KS · KB) = −log(KW)
−log(KS) − log(KB) = 14
pKS + pKB = 14, bei 25 °C
Je kleiner pKS (stärkere Säure) desto größer pKB (14−pKS; korrespondierende schwächere Base).

Je stärker eine Säure ist, umso schwächer ist ihre korrespondierende Base.
Je stärker die Base ist, umso schwächer die korrespondierende Säure.

Aufgaben
1. Welche Teilchen liegen in den folgenden Lösungen jeweils vor? Ordnen Sie die Teilchen nach steigender Stoffmengenkonzentration.   
a. Salzsäure (c = 0,5 mol/L)








b. Essigsäure (c = 0,5 mol/L)








c. Natronlauge (c = 0,5 mol/L)








d. Ammoniaklösung (c = 0,5 mol/L)








2. Ameisensäure (c0 = 0,5 mol · L−1) hat den pH-Wert 2,03.
Geben Sie die Protolysegleichung an und berechnen Sie den KS- und den pKS-Wert der Säure.    













e. Erklärungen zu B3 Seite 137 (pKS- und pKB-Werte) 

pKS

Säure

korrespondierende Base

pKB

    

starke Säuren,
vollständige Protolyse

sehr schwache Basen,
keine Protolyse

    

  0*  

H3O+

H2O

14





pKS



  ↓  

schwache Säuren,
unvollständige Protolyse,
Bildung eines Gleichgewichts

Je kleiner pKS (0 < pKS < 14)
desto mehr H3O+-Ionen
werden freigesetzt, 
  desto stärkeres Säureverhalten  

schwache Basen,
unvollständige Protolyse,
Bildung eines Gleichgewichts

Je kleiner pKB (0 < pKB < 14)
desto mehr OH-Ionen
werden freigesetzt, 
  desto stärkeres Baseverhalten  





pKB



  ↑  

  14**  

H2O

OH

0

sehr schwache Säuren,
keine Protolyse

starke Basen,
vollständige Protolyse

* −1,74(Berechnung mit Hilfe von c(H2O))
** 15,74(Berechnung mit Hilfe von c(H2O))
    



Inhaltsverzeichnis


Zurück


Weiter