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Zusammenfassung Protolysen
Protolysen sind chemische Reaktionen, bei denen eine Brønsted-Säure Wasserstoffion (H + ) an
Wasser überträgt:
allgemein: HA + H 2 O → H 3 O + + A −
Dabei unterscheidet man einprotonige und mehrprotonige Säuren. Bekannte einprotonige
Säuren sind Salzsäure HCl, Salpetersäure HNO 3 , Ameisensäure HCO 2 H, Essigsäure
CH 3 CO 2 H, zweiprotonige Säuren: Schwefelsäure H 2 SO 4 , Kohlensäure H 2 CO 3 , Oxalsäure
HO 2 CCO 2 H, dreiprotonige Säuren: Phosphorsäure H 3 PO 4 und Citronensäure
HO 2 CCH 2 CHOHCH 2 CO 2 H.
Ausschlaggebend für die ätzende Wirkung der Säurelösungen sind zwei Kriterien:
1. die Konzentration an Säure in der Lösung: c°(Säure) in mol/l
2. die Säurestärke der eingesetzten Säure.
Starke Säuren protolysieren vollständig, so dass die Stoffmenge an entstandenem H 3 O +
identisch ist mit der Stoffmenge der eingesetzten Säure. Z.B. ist bei der sehr starken
Salzsäure die Konzentration an H 3 O + identisch mit der Konzentration an eingesetztem
HCl, da jedes Teilchen HCl in H 3 O + und Cl − zerfällt.
Schwache Säuren protolysieren nicht vollständig. Man gibt in diesem Falle K S – Werte
an. Mit den K S – Werten erhält man genaue Informationen darüber, wie weit die Säure
protolysiert. Es gilt:
c (H 3 O + ) • c (A − )
K S = c (HA)
Tabelliert werden meistens pK S – Werte. Dabei gilt: pK S = − lg K s .
Sinnvoll gebündelt werden diese beiden Größen durch die Angabe des pH-Wertes:
pH = − lg c (H 3 O + ). Anhand des pH-Wertes kann man direkt die ätzende Wirkung einer
Lösung ablesen:
So hat z.B. eine Salzsäurelösung mit c°(HCl) = 0,1 mol/l eine Konzentration an H 3 O + von
ebenfalls 0,1 mol/l. Somit ergibt sich ein pH-Wert von 1 (pH = − lg 0,1).
Nimmt man Essigsäure mit einem pK S -Wert von 4,76 (siehe Tabelle auf S. 426 im Buch), so
hat eine Essigsäurelösung mit c° (CH 3 CO 2 H) = 0,1 mol/l einen deutlich geringeren pH-Wert,
da nur ungefähr jedes hundertste Teilchen Essigsäure sein Proton abgibt:
Man kann den pH-Wert dieser Säure nach folgendem Verfahren berechnen:
pK S = 4,76 → K S = 10 − pKs = 10 −4,76 mol/l
Somit ergibt sich: K S = 10 −4,76 mol/l = c (A − ) • c (H 3 O + ) / c (HA)
Setzt man c (H 3 O + ) = X, so muss auch c (A − ) = X sein, da nach der Reaktionsgleichung
ebenso viel A − wie H 3 O + entstehen muss. Die Konzentration an HA hat in gleichem Maße
abgenommen, also: c (HA) = c° (HA) – X. Setzt man diese Größen in die oben angegebene
Gleichung ein, ergibt sich:
X 2
K S = c° - X.