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Säure-Base-Definitionen

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Die Autor*innen
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André Otto
Säure-Base-Definitionen
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Säure-Base-Definitionen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Säure-Base-Definitionen kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere Säuren und Basen nach Brönsted.

    Tipps

    Was nimmt eine Brönsted-Base auf?

    Was macht die Schwefelsäure zur Säure?

    Lösung

    Brönsted-Basen sind Protonenakzeptoren und Brönsted-Säuren sind Protonendonatoren. Damit erweitert Brönsted die bisherige Definition von Säuren und Basen, ohne ihr zu widersprechen. Der Ammoniak wird bei der Reaktion mit Wasser zum Ammonium-Ionen. Hierfür muss der Ammoniak ein Proton aufnehmen. Ammoniak ist damit also eine Brönsted-Base.

  • Formuliere folgende Reaktionsgleichungen vollständig.

    Tipps

    Metalloxide bilden mit Wasser Basen, Nichtmetalloxide Säuren.

    Lösung

    Reagieren Nichtmetalloxide mit Wasser, so entstehen Säuren. Wenn Metalloxide mit Wasser reagieren, entstehen Basen. Wenn z.B. Holz verbrennt, entsteht Kohlenstoffdioxid und Asche (bestehend aus Kaliumoxid). Reagieren diese beiden Verbindungen mit Wasser, entsteht aus dem Kohelnstoffdioxid Kohlensäure und aus dem Kaliumoxid die Base Kaliumhydroxid. Säuren und Basen folgen bei einer gemeinsamen Reaktion der allgemeinen Gleichung:

    • Säure + Base$\rightarrow$ Salz + Wasser
    Im Videobeispiel reagieren hier $2~KOH + H_2CO_3 \rightarrow K_2CO_3 + 2~H_2O$.

  • Bestimme die Säuren und Basen nach Brönsted.

    Tipps

    Eine Brönsted-Säure ist ein Protonendonator.

    Lösung

    Brönsted-Säuren sind Protonendonatoren; Brönsted-Basen sind Protonenakzeptoren. Bei der Reaktion mit Wasser geben $HCl$ , die $H_2SO_4$ und die $H_2CO_3$ die Protonen ab.

    • $HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$
    • $H_2SO_4 + 2~ H_2O \rightarrow 2~ H_3O^+ + {SO_4}^{2-}$
    • $H_2CO_3 + 2~ H_2O \rightarrow 2~ H_3O^+ + {CO_3}^{2-}$
    Auch hilft es sich den Namen der Verbindung zu vergegenwärtigen. Sie lauten Salzsäure, Schwefelsäure und Kohlensäure. Betrachtet man nun die Basen, so gilt für alle, dass sie Protonen aufnehmen. Reagieren sie mit Wasser, nehmen sie ein Proton vom Wasser auf, wobei ein Hydroxidion entsteht.
    • $ NH_3 + H_2O \rightarrow {NH_4}^+ + OH^-$

  • Bestimme die Reaktionsgleichungen zwischen folgenden Oxiden und Wasser.

    Tipps

    Saurer Regen ist die Folge der Reaktion eines Oxids mit Wasser.

    Bei Reaktionsgleichungen müssen auf der Eduktseite genauso viele Atome einer Sorte auftauchen wie auf der Produktseite.

    Lösung

    Metall- und Nichtmetalloxide gehen Reaktionen mit Wasser ein. Man ,,addiert" zu der Summerformel des Oxids also formal das Wasser. Dabei ist dann zu sehen, dass die Metalloxide zu Metallhydroxiden werden, also eine Brönsted-Base entsteht. Die Nichtmetalloxide reagieren ähnlich, nur dass bei deren Reaktion eine Säure entsteht. Der saure Regen ist zum Beispiel ein Produkt der Reaktion von $SO_3$ mit $H_2O$ : Dabei bildet sich $H_2SO_4$, die Schwefelsäure. Die Reaktion: Nicht-Metalloxid + Wasser $\rightarrow$ Säure lässt sich auch anders herum formulieren. So lassen sich aus sauerstoffhaltigen Säuren unter Einwirkung von wasserentziehenden Mitteln deren Oxide austrieben, diese Oxide kann man auch als Säureanhydride bezeichnen. Lässt man zum Beispiel konzentrierte Schwefelsäure auf die Salze der Perchlorsäure ($HClO_4$) einwirken, so steigt ein gelber Dampf auf ($Cl_2O_7$).

  • Beschreibe die Dissoziation von Säuren und Basen in Wasser.

    Tipps

    Säuren und Basen zerfallen (dissoziieren), wie Salze auch, in Wasser, in ihre Kationen und ihre Anionen.

    Lösung

    Säuren und Basen dissoziieren in Wasser. Betrachtet man nun den Fall, dass man festes NaOH in Wasser gibt, so wird dieses in seine Kationen und Anionen zerfallen. In diesem Fall sind das das Natrium-Ion ( $Na^+$) und das Hydroxid-Ion ($OH^-$). Diese geladenen Teilchen nennt man Ladungsträger und sie sind dafür verantwortlich, dass elektrischer Strom geleitet wird.

  • Beschreibe die Autoprotolyse der Schwefelsäure.

    Tipps

    Reagieren 2 Moleküle unter Protolyse, so findet ein Protonenübergang statt.

    Wende den Protonenübergang auf zwei Moleküle Schwefelsäure an.

    Lösung

    Auf dem Bild ist ein Indikator zu sehen. Gibt man den Indikator in eine wässrige Lösung, ändert sich die Farbe des Indikators dem pH-Wert entsprechend. Der pH-Wert ist dabei ein Maß für die Konzentration der $H_3O^+$-Ionen in der Lösung.

    Nicht nur Wasser unterliegt der Autoprotolyse. Auch andere Verbindungen können gegenseitig Protonen aufnehmen und abgeben. Gegeben sei eine allgemeine Verbindung der Form $HR$. Reagieren nun 2 Moleküle dieser Verbindung, lautet die Reaktionsgleichung: $2~HR$ $\rightleftarrows$ $R^-$ + $H_2R^+$ Dabei entstehen ein Kation und ein Anion; diese Ladungsträger sind dafür verantwortlich, dass eine reine Flüssigkeit den elektrischen Strom leitet. Auch Schwefelsäure unterliegt diesem Prozess.

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