Säuren und Basen Säure-Base-Reaktionen Saure und alkalische Lösungen

Präsentation zum Thema: "Säuren und Basen Säure-Base-Reaktionen Saure und alkalische Lösungen"—  Präsentation transkript:

1 Säuren und Basen Säure-Base-Reaktionen Saure und alkalische Lösungen
AKAD 107

2 ICH BIN SAUER (chemisch)
elektrisch leitfähig färbt Indikatoren charakteristisch (Universalindikator: rot) stark sauer: ätzend reagiert mit unedlen Metallen unter Bildung von Wasserstoff Aluminium reagiert mit Salzsäure reagiert mit Kalk unter Bildung von CO2 Kalk reagiert mit Salzsäure

3 Nicht sauer: ALKALISCH
elektrisch leitfähig färbt Indikatoren charakteristisch (Universalindikator: blau-violett) stark alkalisch: ätzend Berner Hahnenburger ist leicht alkalisch. Schuld daran sind die gelösten Mineralien.

4 Weder sauer noch alkalisch: NEUTRAL
färbt Indikatoren charakteristisch (Universalindikator: grün)

5 Säuren: Molekülbau Die folgenden Moleküle und Molekülionen können als Säure reagieren. Welche Gemeinsamkeit haben alle Teilchen? H2O, H2SO4 , HCl, H2S, NH4+, H2PO4-

6 Säuren: Molekülbau Gemeinsamkeit: alle Teilchen besitzen mindestens ein gebundenes H-Atom. H2O, H2SO4 , HCl, H2S, NH4+, H2PO4-

7 Säure-Base-Reaktion PROTOLYSE = Protonenverschiebung
Ein H+ wird von der Säure abgegeben, die Base nimmt es auf. Säure = ProtonenSpender Base = ProtonenBinder

8 Säure-Base-Reaktionen
HX + B  X- + HB+ S B k.B. k.S. Säure  korrespondierende Base + H+ Base + H+  korrespondierende Säure

9 Wasser als Säure Eine alkalische Lösung entsteht, wenn Wasser als Säure reagiert. Wenn eine Base ein Proton von einem Wassermolekül aufnimmt, entsteht ein Hydroxid-Ion OH-. ALKALISCHE LÖSUNGEN ENTHALTEN VIELE HYDROXID-IONEN OH-.

10 Wasser als Base Eine saure Lösung entsteht, wenn Wasser als Base reagiert. Wenn eine Säure ein Proton an ein Wassermolekül abgibt, entsteht ein Oxonium-Ion H3O+. SAURE LÖSUNGEN ENTHALTEN VIELE OXONIUM-IONEN H3O+.

11 Molekülbau Säure und Base
Säure: H an stark polarer Bindung Base: nichtbindendes Elektronenpaar Welche der folgenden Teilchen können als Säure reagieren, welche als Base? (Tipp: Lewisformel zeichnen!) HCl, H2O, NH3, Na, H-, HCOOH, CH4

12 Molekülbau Säure und Base
Säure: H an stark polarer Bindung Base: nichtbindendes Elektronenpaar Welche der folgenden Teilchen können als Säure reagieren, welche als Base? HCl, H2O, NH3, Na, H-, HCOOH, CH4 S S,B; S,B; ---; (B); S,B;

13 Ein- und mehrprotonige Säuren
Wie viele Protonen können die folgenden Säuremoleküle abgeben? H2O, H2SO4, HCOOH, H3PO4 ?

14 Ein- und mehrprotonige Säuren
Wie viele Protonen können die folgenden Säuremoleküle abgeben? H2O, H2SO4, HCOOH, H3PO4

15 Säurestärke Wovon hängt die Säurestärke ab?
Vergleiche die Stärken der Säuren NH3, HF und H2O und begründe die Abfolge. Vergleiche die Stärken der Halogenwasserstoffsäuren und begründe die Abfolge.

16 Säurestärke Abhängigkeit der Säurestärke von
1) Polarität der X-H-Bindung (je stärker polar desto grösser die Säurestärke) 2) Bindungslänge der X-H-Bindung (je länger desto grösser die Säurestärke)

17 Säure-Base-Reihe Säure  korr. Base + H+ Säurestärke: stark OBEN
Basenstärke: stark UNTEN

18 Gleichgewichtslage bei Säure-Base-Reaktionen
Gleichgewicht liegt auf der Seite der schwächeren Säuren und Basen. Säure-Base-Reihe lesen! Wenn Säure oben links mit Base unten rechts reagiert, liegt das Gleichgewicht auf Produktseite.

19 Gleichgewichtslage bei Säure-Base-Reaktionen
Reaktionsgleichungen und Gleichgewichtslage: Essigsäure reagiert mit Ammoniak Ammoniak reagiert mit Wasser Wasser reagiert mit Wasser (kein Tippfehler)

20 Gleichgewichtslage bei Säure-Base-Reaktionen
1) H3CCOOH + NH3  H3CCOO- + NH4+ Ggw rechts 2) NH3 + H2O  OH- + NH4+ Ggw links 3) H2O + H2O OH- + H3O + Ggw. links

21 Autoprotolyse von Wasser

22 Ionenprodukt von Wasser
Das Gleichgewicht der Autoprotolyse von Wasser liegt so stark auf Eduktseite, dass die Wasserkonzentration als konstant angenommen wird und K vereinfacht wird:

23 Ionenprodukt von Wasser
Bei Raumtemperatur und Normaldruck gilt: Die Konzentrationen der Oxonium- und Hydroxid-Ionen sind gleich gross, d.h. sie betragen

24 Saure Lösung: c(H3O+) gross
gilt auch in saurer Lösung, die Konzentration der Oxonium-Ionen ist aber höher als in reinem Wasser. Damit ist zwingend gegeben, dass die Konzentration der Hydroxid-Ionen tiefer ist als in reinem Wasser.

25 Alkalische Lösung: c(OH-) gross
gilt auch in alkalischer Lösung, die Konzentration der Hydroxid-Ionen ist aber höher als in reinem Wasser. Damit ist zwingend gegeben, dass die Konzentration der Oxonium-Ionen tiefer ist als in reinem Wasser.

26 Konzentrationsmass: pH-Wert
Die Konzentrationen der Oxonium- und Hydroxid-Ionen in sauren, neutralen und alkalischen Lösungen sind relativ klein. Kleine Zahlen sehen furchterregend aus… z.B. c= mol/L = 10-9 mol/L Die einzige interessante Zahl daran: 9.

27 Konzentrationsmass: pH-Wert
c=10-9 mol/L  pH=9 Konzentrationsmass: pH-Wert Der Exponent ohne Vorzeichen ist der pH-Wert! Mathematisch: Der pH-Wert ist der negative Logarithmus zur Basis 10 des Zahlenwerts der Oxoniumionenkonzentration. pH [von pondus Hydrogenii, lat. Gewicht des Wasserstoffs oder von potentia Hydrogenii, lat. Kraft des Wasserstoffs]

28 pH-Wert Neutrale Lösungen: pH=7 Saure Lösungen: pH<7
Alkalische Lösungen: pH>7

29 Saure und alkalische Lösungen
STOFFEBENE saure Lösung alkalische Lösung elektrische Leitfähigkeit Universalindikator Reaktion mit Kalk Reaktion mit unedlem Metall

30 pH-Werte: Aufgaben a) Wie hoch ist der pH-Wert einer wässrigen Lösung von Wasserstoffchlorid („Salzsäure“) mit einer Konzentration c=0.01mol/L? b) Warum beträgt der pH-Wert einer neutralen Lösung 7? c) Berechne den pH-Wert und die Konzentration der Oxoniumionen einer Lösung mit c(OH-)=0.02 mol/L.

31 pH-Werte: Aufgaben a) pH=2 b) Weil c(OH-)=c(H3O+) und c(OH-)c(H3O+)=10-14 c) c(H3O+)= 10-14/c(OH-)=5 10-13, pH=12.3

32 Saure und alkalische Lösungen
STOFFEBENE saure Lösung alkalische Lösung elektrische Leitfähigkeit Universalindikator Reaktion mit Kalk Reaktion mit unedlem Metall

33 Saure und alkalische Lösungen
STOFFEBENE saure Lösung alkalische Lösung elektrische Leitfähigkeit ja Universalindikator rot blau / violett Reaktion mit Kalk ja, Bildung von CO2 nein Reaktion mit unedlem Metall ja, Bildung von H2

34 Saure und alkalische Lösungen
TEILCHENEBENE saure Lösung alkalische Lösung elektrische Leitfähigkeit pH Konz. H3O+ (Oxonium) Konz. OH- (Hydroxid)

35 Saure und alkalische Lösungen
TEILCHENEBENE saure Lösung alkalische Lösung elektrische Leitfähigkeit enthält Ionen pH unter 7 über 7 Konz. H3O+ (Oxonium) viel wenig Konz. OH- (Hydroxid)