Dissoziation von Säuren

Dissoziation von Säuren Übung

• Was sind Säuren?

  Tipps

  Eine Antwort ist richtig.

  Lösung

  In wässriger Lösung gibt Chlorwasserstoff $\ce{(HCl)}$ Wasserstoffionen $\ce{(H+)}$, also Protonen, an Wassermoleküle ab. Es entsteht Salzsäure: ein Oxoniumion $\ce{(H3O+)}$ und der Säurerest (Chloridion).
  
  Dieses Prinzip gilt für alle Säuren in wässriger Lösung: Sie geben Protonen ab.
  
  Säuren sind also Wasserstoffverbindungen.

  In wässriger Lösung gibt Chlorwasserstoff $\ce{(HCl)}$ ein Proton (also ein Wasserstoffion $\ce{H+}$) an ein Wassermolekül ab. Es entsteht Salzsäure: ein Oxoniumion $\ce{(H3O+)}$ und der Säurerest (Chloridion $\ce{Cl-}$).
  
  Dieses Prinzip gilt für alle Säuren in wässriger Lösung: Sie geben Protonen ab.
  
  Säuren sind also Stoffe, die Protonen abgeben können (Protonendonatoren nach Brønsted) und Wasserstoffverbindungen (nach Arrhenius).

• Beschrifte die Reaktion von Salzsäure mit Wasser.

  Tipps

  Protonen sind Wasserstoffionen ($\ce{H+}$).

  Wasser ($\ce{H2O}$) ist nach Brønsted bei der Reaktion mit Salzsäure ($\ce{HCl}$) der Protonenakzeptor.

  Hier siehst du ein Oxoniumion.

  Lösung

  Eine Säure, beispielsweise Chlorwasserstoff ($\ce{HCl}$), dissoziiert, also zerfällt, in wässriger Lösung. Dabei gibt sie ein Proton ($\ce{H+}$) ab. Es entsteht das Chloridion ($\ce{Cl-}$) als Säurerest.
  
  Nach der Brønsted-Definition gilt:
  
  

  • Säuren sind Protonendonatoren (sie geben Protonen ab).

  
  

  • Basen sind Protonenakzeptoren (sie nehmen Protonen auf).

  <hr> Bei der Reaktion von Chlorwasserstoff mit Wasser wirkt das Wassermolekül als Base ($\ce{H2O}$), weil es das Proton aufnimmt. Dadurch entsteht ein Oxoniumion ($\ce{H3O+}$) und ein Säurerest, das Chloridion ($\ce{Cl-}$).

• Erkläre die Dissoziation von Schwefelsäure genauer.

  Tipps

  Zwei Antworten sind falsch und bleiben übrig.

  Lösung

  Schwefelsäure $\ce{(H2SO4)}$ kann in wässriger Lösung zwei Protonen $\ce{(H+)}$ abgeben oder anders gesagt zwei Oxoniumionen $\ce{(H3O+)}$ bilden. Übrig bleibt das Sulfation $\ce{(SO4^{2-})}$ als Säurerest.
  
  Allerdings findet die Dissoziation von Schwefelsäure in zwei Stufen statt – den sogenannten Dissoziationsstufen.
  1.$~$In der ersten Dissoziationsstufe wird ein Proton abgespalten. Es entsteht das Hydrogensulfation $\ce{(HSO4-)}$ als Säurerest.
  2.$~$In der zweiten Dissoziationsstufe wird ein weiteres Proton abgespalten und wir erhalten das Sulfation $\ce{(SO4^{2-})}$.

• Vergleiche eine starke und schwache Säure.

  Tipps

  Hier siehst du die Dissoziationsgleichung von Salpetersäure:
  $\ce{HNO3 + H2O <=>> H3O+_{(aq)} + NO3^-_{(aq)}}$ <hr> Hier siehst du die Dissoziationsgleichung von Kohlensäure:
  $\ce{H2CO3 + H2O <<=> 2 H3O+_{(aq)} + CO3^-_{(aq)}}$

  Die Reaktionspfeile geben dir Aufschluss darüber, auf welcher Seite der Gleichung das Gleichgewicht liegt, also ob eine Säure fast vollständig dissoziiert vorliegt oder nur ein kleiner Teil.
  Bei Salpetersäure liegt das Gleichgewicht fast vollständig auf der rechten Seite und bei Kohlensäure eher auf der linken Seite.

  Lösung

  Ob eine Säure stark oder schwach ist, hängt nicht davon ab, wie viele Dissoziationsstufen sie hat, sondern wie viele Protonen tatsächlich abgegeben werden.
  
  Beispiel: Salpetersäure ($\ce{HNO3}$) hat nur eine Dissoziationsstufe, ist aber stärker als Kohlensäure ($\ce{H2CO3}$), die zwei Protonen abgeben kann. Denn bei Salpetersäure werden nahezu alle Moleküle vollständig in Ionen aufgespalten.
  
  Starke Säuren:

  • Beispiele: Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure
  • Sie dissoziieren fast vollständig in wässriger Lösung.
  • Man sagt: Sie sind vollständig protolysiert.

  → Fast alle Moleküle geben ihre Protonen ab und bilden Oxoniumionen und Säurerestionen.
  
  Schwache Säuren:

  • Beispiele: Phosphorsäure, Kohlensäure
  • Sie dissoziieren nur teilweise.
  • Man sagt: Sie sind nur teilweise protolysiert.

  → Nur wenige Moleküle geben Protonen ab, daher entstehen weniger Oxoniumionen in der Lösung.
  
  Wichtig: Die Anzahl der Dissoziationsstufen spielt dabei keine entscheidende Rolle. Entscheidend ist, wie vollständig die Säure ihre Protonen abgibt.

• Benenne Eigenschaften saurer Lösungen.

  Tipps

  Einige saure Lösungen im Labor tragen dieses Gefahrenzeichen.

  Drei Antworten sind richtig.

  Lösung

  Eine Säure, beispielsweise Chlorwasserstoff ($\ce{HCl}$), dissoziiert in wässriger Lösung. Dabei entstehen Oxoniumionen ($\ce{H3O+}$) und Chloridionen ($\ce{Cl-}$).
  
  Erst durch diese Dissoziation entstehen die freien Ionen, die für die typischen Eigenschaften von Säuren verantwortlich sind: Die Lösung wird

  • sauer,
  • kann Metalle angreifen (ätzend) und
  • elektrischen Strom leiten, weil sich die Ionen frei bewegen können.

• Kennzeichne die schwachen und starken Säuren.

  Tipps

  Kohlensäure, Essigsäure oder Phosphorsäure kommen häufig in Lebensmitteln mit mildem Säuregeschmack vor.

  Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure findest du nicht in Lebensmitteln, dafür aber beispielsweise im Labor.

  Lösung

  Du kannst Säuren in starke und schwache Säuren unterscheiden. Zur Unterscheidung zwischen starken und schwachen Säuren kommt es nicht darauf an, in wie vielen verschiedenen Stufen die Protonen abgegeben werden, sondern darauf, wie viele der gebundenen Protonen tatsächlich freigesetzt werden. Es zählt also, wie vollständig eine Säure in Ionen zerfällt.
  Um zwischen starker und schwacher Säure zu unterscheiden, kann es hilfreich sein, ihre Einsatzgebiete zu kennen.
  
  Zu den starken Säuren, die du im Labor oder verschiedenen industriellen Prozessen vorfindest, zählen Salpetersäure $\ce{(HNO3)}$, Schwefelsäure $\ce{(H2SO4)}$ oder Salzsäure $\ce{(HCl)}$. Sie dissoziieren fast vollständig in Protonen und Säurerestionen.
  
  Zu den schwachen Säuren, die du beispielsweise in verschiedenen Lebensmitteln vorfindest, zählen Essigsäure $\ce{(CH3COOH)}$, Phosphorsäure $\ce{(H3PO4)}$ oder Kohlensäure $\ce{(H2CO3)}$. Kohlensäure und Phosphorsäure findest du beispielsweise in Colagetränken und Essigsäure findest du im Salatdressing. Sie geben nur einen Teil ihrer Protonen ab, sind also nur teilweise dissoziiert.