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Transkript Arrhenius – Säuren und Basen

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um Säuren und Basen nach Arrhenius. Dem Chemiker ist stets daran gelegen, die vielen Stoffe, die uns umgeben, in bestimmte Verbindungsklassen einzuteilen. Warum wird zum Beispiel Essig als Säure bezeichnet und warum ist Ätznatron eine Base?  Nehmen wir zum Beispiel den Begriff der Säure. Seit vielen Jahren ist eine ganze Reihe von Säuren bekannt, von denen ich einige aufzählen möchte: Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Blausäure, Flusssäure. Vor einigen 100 Jahren glaubte man, dass der Begriff Säure mit einer chemischen Verbindung, die sich als chemisches Element herausgestellt hat, zusammenhängt. Dieses chemische Element hat das Symbol O, es handelt sich dabei um Sauerstoff. Lateinisch heißt Sauerstoff Oxygenium. Und dieser Sauerstoff sollte, so glaubte man, für den sauren Charakter der Säuren verantwortlich sein. Die chemische Analyse hingegen ergab eine Enttäuschung. Schwefelsäure enthält Sauerstoff. Salpetersäure enthält Sauerstoff und Phosphorsäure enthält Sauerstoff. Wir finden jedoch keinen Sauerstoff in Salzsäure, Blausäure oder Flusssäure. Das bedeutet, dass es zwischen den Begriffen Säure und Sauerstoff keinerlei logischen oder chemischen Zusammenhang gibt. Die beiden Begriffe stehen in der gleichen Relation zueinander wie Aspik und Pik As. Das heißt, sie sind von ihrem Inhalt und in ihrer Verwendung grundverschieden. Ordnung in das System der Dinge, brachte dieser Mann. Svante Arrhenius war ein schwedischer Naturwissenschaftler und lebte von 1859 bis 1927. Für seine herausragenden wissenschaftlichen Leistungen erhielt er den Nobelpreis um 1903. Bei den Überlegungen Arrhenius` spielte ein wichtiger Begriff der Lösungen eine große Rolle. Wir kennen ihn heute unter dem Wort Dissoziation. Dissoziation ist die Zersetzung von Verbindungen unter der Bildung von Ionen. Mit dem Begriff der Dissoziation war es nun möglich, die Begriffe Säuren und Basen zu definieren. Säuren dissoziieren unter der Bildung von Wasserstoffionen. Basen dissoziieren unter der Bildung von Hydroxidionen. Wasserstoffionen sind positiv geladen H+, Hydroxidionen haben die chemische Formel OH-. Nehmen wir ein Beispiel für eine Säure: Chlorwasserstoffsäure, Salzsäure, HCL dissoziiert in wässriger Lösung in H+ und CL-. Neben dem Wasserstoffion H+ bildet sich das Säurerestion CL-, es heißt hier Chloridion. Nehmen wir eine zweite Säure - Schwefelsäure H2SO4. Schwefelsäure H2SO4 dissoziiert in wässriger Lösung in zwei positiv geladene Wasserstoffionen H+ und in ein zweifach negativ geladenes Säurerestion SO42-. Betrachten wir Dissoziationen von Basen. Nehmen wir Natriumhydroxid NaOH. NaOH dissoziiert in wässriger Lösung in Na+ und OH-. Neben dem Hydroxidion OH- bildet sich ein Metallion. In diesem Fall ist es das Natriumion. Natrium-Hydroxid NaOH ist Ätznatron, das wir zu Beginn des Videos angeschaut haben. Damit ist geklärt, warum es sich bei Ätznatron um eine Base handelt. Betrachten wir nun Calcium-Hydroxid Ca(OH)2 dissoziiert in wässriger Lösung in ein zweifach positiv geladenes Metallion, das Calciumion und in 2 einfach negativ geladene Hydroxidionen 2OH-. Wir wollen nun untersuchen, welche der folgenden Verbindungen Säuren sind. Alle 4 enthalten Wasserstoffatome in ihren Molekülen. Essig, Methan, Ammoniak, Wasser. Die saure Komponente des Essigs ist die Essigsäure, Ethansäure, sie hat die Formel CH3COOH. Essigsäure dissoziiert in wässriger Lösung in ein einfach positiv geladenes Wasserstoffion und in ein Säurerestion CH3COO-. Das Säurerestion nennt man auch Acetation. Methan hat die chemische Formel CH4. Es enthält also 4 Wasserstoffatome. Wenn wir die Dissoziation des Methans betrachten, so stellt man fest, das Methan in wässriger Lösung nicht dissoziiert. Da es nicht dissoziieren kann, kann es auch keine Wasserstoffionen bilden. Somit ist Methan keine Säure. Ammoniak NH3 enthält 3 Atome Wasserstoff im Ammoniakmolekül. Ammoniak ist im Unterschied zum Methan sehr gut im Wasser löslich. Allerdings ist es nicht in der Lage so zu dissoziieren, dass es Wasserstoffionen abspalten kann. Demzufolge ist Ammoniak auch keine Säure. Wasser - H2O. Wasser H2O dissoziiert in geringem Maße in ein positiv geladenes Wasserstoffion und in ein negativ geladenes Hydroxidion. Dass Wasser nur sehr wenig dissoziiert ist hierbei nicht der Punkt, es gibt auch Säuren die nur sehr wenig Wasserstoffionen bilden. Die entscheidende Frage ist hier, was bildet sich noch? Neben dem Wasserstoffion, das die Säure ausmacht, bildet sich auch das Hydroxidion OH-, das dafür kennzeichnend ist, dass es sich hier um eine Base handelt. Da wir Säure- und Basekomponenten in gleicher Menge haben, handelt es sich hier auch nicht um eine Säure. Wir sagen, Wasser ist neutral. Das war's für heute, alles Gute und viel Erfolg, auf Wiedersehen.  

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5 Kommentare
  1. 001

    Liebe Birgit
    "Wie kann sich IH in Wasser lösen, wenn es gänzlich unpolar ist?"
    Gänzlich unpolar ist das Molekül HI (so wird es formuliert) aber nicht.
    Aber das ist nicht der Punkt. Im Unterschied zu H-H sitzt hier ein dickes Iod - Atom. Auf seiner Oberfläche können sich die Valenzelektronen gut verteilen. Durch die Einwirkung polarer Moleküle (z. B. H2O) wird ein Dipol im HI induziert. Man sagt auch: HI ist gut polarisierbar.
    "Vielleicht kannst Du mir noch beantworten, von welchen Umständen es abhängt, dass ein Proton oder eine OH Gruppe von einem Molekül abgespalten wird."
    Einige sauerstoffhaltige Säuren kann man formal als Hydroxide auffassen. Als Beispiel möchte ich die Hypochlorige Säure (H-O-Cl) nennen. Sie ist zwar weder populär noch stabil, aber für eine anschauliche Erklärung gut geeignet.
    Chlor hat eine hohe Elektronegativität von 3,0. Es "hilft" dem Sauerstoff - Atome Elektronen vom Wasserstoff - Atom abzuziehen. Es entsteht das Wasserstoff - Ion (Proton). Es handelt sich um eine Säure.
    Anders Natriumhydroxid Na-O-H:
    Die Elektronegativität von Natrium ist klein: 0,9. Das Atom gibt leicht das bindende Elektronenpaar an das Sauerstoff - Atom ab. Damit entsteht das Hydroxid - Ion.
    Für den allgemeinen Fall gibt es keine genauen Regeln. U. a. spielt eine Rolle, ob bei der Säuredissoziation das Anion (Säurerest - Ion) stabilisiert wird. Ein Beispiel dafür ist die Essigsäure, eine schwache Säure, aber immerhin eine Säure.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 2 Jahren
  2. Default

    Und noch mal die Birgit.

    Wie kann sich IH in Wasser lösen, wenn es gänzlich unpolar ist?

    Von Biggi Groeschl, vor fast 2 Jahren
  3. Default

    Hallo lieber Andre :).
    Ich danke Dir herzlich für die prompte Antwort. Du hast mir sehr weiter geholfen.
    Vielleicht kannst Du mir noch beantworten, von welchen Umständen es abhängt, dass ein Proton oder eine OH Gruppe von einem Molekül abgespalten wird.
    LG Birgit

    Von Biggi Groeschl, vor fast 2 Jahren
  4. 001

    "Hallo,
    vielleicht könntest du mir erklären warum Ammoniak keine Säure sein sollte?"
    Eine wässrige Ammoniak - Lösung färbt einen Säure - Indikator NICHT. Methylrot wird nicht rot. Es bleibt gelb.
    "Ammoniak ist ein amphoter Stoff, der wie Wasser als Säure wie auch als Base reagieren kann."
    Das stimmt nicht. In wässriger Lösung nimmt das Ammoniak - Molekül ein Proton vom schwach dissoziierenden Wasser auf.
    H2O -----> H+ + OH-
    NH3 + H+ -----> NH4+
    Die Protonen sitzen dann im NH4+, Hydroxid - Ionen OH- werden nachgebildet, die Lösung wird basisch (alkalisch).
    Im Video geht es um die Begrifflichkeit nach Arrhenius; da Ammoniak NH3 weder ein Proton abgibt, noch ein Hydroxid - Ion direkt ablöst, ist es daher WEDER SÄURE NOCH BASE.
    "Noch dazu ist Ammoniak ein stark polarer Stoff. Das heißt die EN Differenz beträgt ca. 0,8."
    Das ist richtig.
    " Warum also sollte dieser Stoff keine Base sein?."
    Es geht um die Definitionen von Säuren und Basen NACH ARRHENIUS. Siehe oben.
    "Bei Methan erscheint es mir als sehr klar. Bei diesem Molekül haben wir es mit einem unpolarem zu tun."
    Das stimmt.
    "Daher neigen die Protonen nicht dazu zu dissoziieren."
    Protonen dissoziieren NICHT. Die Moleküle dissoziieren. Aber: So eine Regel gibt es nicht; Iodwasserstoff HI ist praktisch unpolar. Die EN von H und I sind praktisch gleich. Trotzdem dissoziieren die Moleküle gemäß
    HI -----> H+ + I-
    Iodwasserstoffsäure ist eine STÄRKERE SÄURE ALS SALZSÄURE!
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 2 Jahren
  5. Default

    Hallo,
    vielleicht könntest du mir erklären warum Ammoniak keine Säure sein sollte?
    Ammoniak ist ein amphoter Stoff, der wie Wasser als Säure wie auch als Base reagieren kann.
    Noch dazu ist Ammoniak ein stark polarer Stoff. Das heißt die EN Differenz beträgt ca. 0,8. Warum also sollte dieser Stoff keine Base sein?.
    Bei Methan erscheint es mir als sehr klar. Bei diesem Molekül haben wir es mit einem unpolarem zu tun. Daher neigen die Protonen nicht dazu zu dissoziieren.

    Ich würde mich sehr über Deine Antwort freuen.
    LG Birgit

    Von Biggi Groeschl, vor fast 2 Jahren