Das Chemische Gleichgewicht - Institut für Anorganische Chemie

11
Definition: Nach Hydrolyse einer Säure entsteht die deprotonierte Form, die potentiell
selbst wieder ein Proton aufnehmen kann, also eine Base ist; man bezeichnet diese
als die zur Säure HA konjugierte Base A − . Umgekehrt nennt man die aus einer Base
B hervorgehende Säure HB + , die zur Base B konjugierte Säure. Es gilt:
Je stärker die Säure, desto schwächer die konjugierte Base
Je schwächer die Säure, desto stärker die konjugierte Base
Eine Säure HA reagiert in H 2 O wie folgt:
Eine Base B reagiert in H 2 O wie folgt:
HA + H 2 O ⇌ A − + H 3 O + B + H 2 O ⇌ HB + + OH –
Annahme: es ist immer sehr viel mehr Wasser als Säure bzw. Base vorhanden, daher wird
sich die Konzentration des Wasser so gut wie nicht ändern. Aus diesem Grund wird [H 2
O]
in die Gleichgewichtskonstante mit einbezogen und diese dann K S bzw. K B genannt.
K ⋅ [H 2
O] = K S = [H 3 O+ ]⋅[A − ]
[HA]
K ⋅ [H 2
O] = K B = [HB+ ]⋅[OH−]
[B]
In wässriger Lösung gilt: pK S + pK B = pK W . Dies ist folgendermaßen zu erklären:
HA + H 2 O ⇌ H 3 O + + A − A − + H 2 O ⇌ HA + OH –
K S = [H 3 O+ ]⋅[A − ]
[HA]
K B = [HA]⋅[OH− ]
[A − ]
↪ K S ⋅ K B = [H 3 O+ ]⋅[A − ]
[HA]
⋅ [HA]⋅[OH− ]
[A − ]
= [H 3
O + ][OH − ]
↪
K S ⋅ K B = K W bzw. pK S + pK B = pK W
Je nach Lage des Gleichgewichts werde Säuren bzw. Basen in Kategorien unterteilt, jedoch
nicht scharf voneinander abgegrenzt.
2.2.3 Sehr starke Säuren und Basen
Bei diesen Säuren bzw. Basen findet ein vollständiger Übertrag des Protons (Protolyse)
statt. Daraus ergibt sich: [H + ] = c 0 (HA) bzw. [OH − ] = c 0 (B), mit c 0 (X) = Ausgangskonzentration
von X.
Allgemein gilt: [H + ] = 10 −7 mol
l
+ c 0 (HA) bzw. [OH − ] = 10 −7 mol
l
+ c 0 (B).
Wenn bei sehr starken Säuren oder allerdings gilt, dass c 0 (HA) bzw. c 0 (B) ≫ 10 −7 mol
l
,
kann folgende Vereinfachung getroffen werden: [H + ] = c 0 (HA) bzw. [OH − ] = c 0 (B).
Daraus ergibt sich: pH = − log[H + ] = − log c 0 (HA) für Säuren bzw. pH = − log[H + ] =
14 + log[OH − ] = 14 + log c 0 (B) für Basen.
Beispiele für sehr starke Säuren bzw. Basen:
HCl, HBr, HI, HNO 3 , H 2 SO 4 , HClO 4 , HBF 4 , HMnO 4 , H 2 CrO 4 ; NaOH, KOH