Säure-Base-Reaktion

Säure-Base-Reaktionen nach Johannes Nicolaus Brønsted sind chemische Reaktionen, bei denen Wasserstoff-Kationen H⁺ (Protonen) zwischen Molekülen oder Molekül-Ionen übertragen werden. Weil bei diesem Reaktionstyp ein Teilchen ein Proton „ablöst“, das von einem anderen Teilchen aufgenommen wird, nennt man diese Reaktion auch Protolyse. Nach Brønsted wird das Teilchen, das das Proton abgibt, als Brønsted-Säure oder Protonendonator bezeichnet. Das Teilchen, welches das Proton empfängt, heißt Brønsted-Base oder Protonenakzeptor.

Stellt man eine Brønsted-Säure durch das Symbol HA dar und eine Brønsted-Base durch B, so lässt sich eine Säure-Base-Reaktion nach Brønsted wie folgt formulieren:

$\mathrm{HA + B \leftrightharpoons A^- + HB^+}$

Säure + Base steht im Gleichgewicht zur konjugierten (korrespondierten) Base + konjugierten (korrespondierten) Säure

Daneben gibt noch andere Säure-Base-Konzepte. Insbesondere sind Lewis-Säuren und Lewis-Basen von Bedeutung.

Protolyse

Säure-Base-Reaktionen lassen sich in zwei Teilreaktionen zerlegen, die beide als Protolyse bezeichnet werden:

Protonenabgabe: $\mathrm{HCl \longrightarrow Cl^- + H^+}$
Protonenaufnahme: $\mathrm{H_{2}O + H^+ \longrightarrow H_{3}O^+}$

Beim Auflösen von Chlorwasserstoffgas in Wasser entsteht Salzsäure. Hierbei dient der Ampholyt Wasser als Base.

$\mathrm{HCl + H_{2}O \longrightarrow H_{3}O^+ + Cl^-}$

In diesem Beispiel gibt HCl ein H⁺ ab und wird damit zu Cl⁻. Das freie H⁺ wird von H₂O aufgenommen, das damit zu H₃O⁺ wird.

Im anderen Fall: Ammoniak reagiert mit dem Ampholyt Wasser, das jetzt als Säure fungiert, zu einer basischen Lösung.

$\mathrm{NH_3 + H_{2}O \longrightarrow NH_4^+ + OH^-}$

Neutralisation

Zugabe von Ammoniakwasser zu Salzsäure

Einen Sonderfall der Säure-Base-Reaktion stellt die Neutralisation dar, bei der eine saure Lösung mit einer basischen Lösung zu einer neutralen Lösung reagiert. Die eigentliche neutralisierende Reaktion besteht darin, dass Oxonium(Hydronium)ionen der Säure als Protonendonatoren mit Hydroxidionen der Base als Protonenakzeptoren zu neutralem Wasser reagieren:

$\mathrm{H_{3}O^+ + OH^- \rightarrow 2\;H_{2}O}$

Weiteres Beispiel: Chlorwasserstoffgas reagiert mit Ammoniakgas zu festem Ammoniumchlorid (Salmiak).

$\mathrm{HCl + NH_3 \longrightarrow NH_{4}Cl}$

Titration

Bei einer Säure-Base-Titration wird eine abgemessene saure oder basische Probelösung aus einer Bürette mit einer Maßlösung bekannter Konzentration versetzt, um die unbekannte Konzentration der Probelösung zu bestimmen. Ein sprunghafter Anstieg der Titrationskurve oder ein Farbumschlag des Indikators zeigt das Erreichen des Äquivalenz- bzw. Endpunktes der Titration an.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de