Säuren und Basen
Grundlagen
Im Alltag trifft man oft auf Flüssigkeiten, deren Namen schon verraten, ob sie eine Säure oder Base (=Lauge) sind: Zitronensäure, Salpetersäure, Waschlauge etc.. Aber auch alle anderen Flüssigkeiten können als Säure oder Base reagieren. Um das zu verstehen, ist ein genauer Blick bis hinunter auf die Molekülstruktur notwendig. Es gibt dabei verschiedene Theorien, die die Wirkungsweise von Säuren und Basen erklären.
Eine bekannte Definition stammt von dem schwedischen Physikchemiker S.A. Arrhenius:
„Die wässrigen Lösungen von Hydroxiden bezeichnet man als Laugen. Eine Säure ist ein Stoff, der in wässriger Lösung Wasserstoff-Ionen bildet.“
Der Däne Johannes Brönsted hat diese erweitert – seine Definition wird heute häufig verwendet:
- Säuren geben Protonen ab und sind somit Protonendonatoren (Donator: lat. donare „schenken“)
- Basen nehmen Protonen auf und sind somit Protonenakzeptoren (Akzeptoren: lat. accipere = annehmen)
Beispiele
Was war noch mal ein Proton? Genau, ein positiv geladenes Ion des Wasserstoffs, ein H+.
Eine Säure gibt bei einer chemischen Reaktion ein positiv geladenes Wasserstoff-Ion ab. Bei einer Reaktion mit Wasser entsteht dann eine saure Lösung.
1. Beispiel:
HCl → H+ + Cl-
Das Chlorwasserstoffmolekül (HCl) gibt ein Proton ab und agiert somit als Protonendonator, also als Säure.
Übrigens:
Betrachtet man diese Reaktion im Wasser etwas genauer, so stellt man fest, dass das Proton (Wasserstoff-Ion) vom Wassermolekül aufgenommen wird:
Das Wassermolekül reagiert damit als Protonenakzeptor, also als Base.
H+ + H2O →H3O+
Zusammengefasst ergibt sich folgende Reaktionsgleichung, wobei das Proton vom Chlorwasserstoffmolekül auf das Wassermolekül übertragen wurde.
Reaktionen mit einer Protonenübertragung sind Säure/Base-Reaktionen.
HCl + H2O →H3O+ + Cl-
2. Beispiel:
Das Ammoniakmolekül NH3 nimmt als Base ein Proton vom Wasser auf. Es entsteht eine alkalische Lösung, also eine Lauge. Und das Wasser gibt ein Proton ab und ist – eine Säure.
H2O + NH3 → NH4+ + OH-
Stoffe, die sowohl Säure als auch Base sein können – jeweils abhängig vom Reaktionspartner – nennt man Ampholyte. Neben Wasser gehört auch Ammoniak (NH3) in diese Gruppe.
Bei der Verdünnung von Wasser und Säure gilt immer noch der alte Spruch:
Zuerst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure!
Erklärung:
Beim Lösen der Schwefelsäure-Moleküle in Wasser entsteht Wärme. Gibt man ein wenig Wasser zu Säure, erhitzt sich das Wasser sehr schnell und kann schlagartig verdampfen – zusammen mit Säuretröpfchen. Und das kann ins Auge gehen!
Es gibt nicht die Säure oder die Base – die Stoffe sind sehr verschieden und haben daher auch sehr unterschiedliche Eigenschaften. Dazu gehört auch der pH-Wert.
Ohne Säuren und Laugen würde der Alltag nicht so gut funktionieren. Die Salzsäure im Magen hilft beim Verdauen, Reinigungsmittel (meist alkalisch) unterstützen beim Putzen, und Fruchtsäuren (wie Apfelsäure) lassen Obst erst nach Obst schmecken.
Aber nicht immer sind Säuren in der Natur hilfreich, ein Beispiel dafür ist der saure Regen.
Vorsicht Säure!
