25Protolysegleichgewichte –Konzentrationsbestimmungen Die wässrige Lösung des Salzes Natriumchlorid ist neutral. Lösungen anderer Salze hingegen sind sauer bzw. alkalisch (V1). Im Versuch reagieren die Ammoniumchlorid-Lösung und die Natriumhydrogensulfat-Lösung sauer (Gelbfärbung des Indikators Bromthymolblau), die Natriumacetat-Lösung und die Kaliumcarbonat-Lösung dagegen alkalisch (Blaufärbung des Indikators). Diese Beobachtungen sind mit folgenden Grundsätzen zu erklären: 1. Protolysen sind stets reversible Reaktionen, bei denen sich die chemischen Gleichgewichte in kurzer Zeit einstellen. 2. Aus einer Säure bildet sich bei einer Protolyse ihre konjugierte1 bzw. korrespondierende2 Base und aus einer Base ihre konjugierte bzw. korrespondierende Säure. Protolysegleichgewichte bei Säure-Base-Reaktionen B4 Neutrale Teilchen, positiv und negativ geladene Ionen können Säure-Base-Funktion haben. A: Geben Sie an, welche dieser Säureund Base-Typen in V1 bis V3 vertreten sind, und nennen Sie die entsprechenden Teilchen aus den Versuchen. Fachbegriffe chemisches Gleichgewicht, konjugierte oder korrespondierende Säure, konjugierte oder korrespondierende Base, konjugiertes SäureBase-Paar1 von conjungere (lat.) = verbinden; 2 von correspondere (lat.) = übereinstimmen, sich entsprechen Aufgaben A1 Erläutern Sie, warum die SäureBase-Eigenschaften von Salzen mit der Brönsted-Definition besser erklärt werden können als mit den anderen Definitionen aus B1, S. 22. A2 Einige Antacida zur Neutralisa tion der Magensäure enthalten Aluminiumhydroxid Al(OH)3, andere Natriumhydrogencarbonat NaHCO3. Formulieren Sie Reak tionsgleichungen, durch die deutlich wird, wie jeweils die Basen aus diesen Verbindungen mit Oxonium-Ionen reagieren. Geben Sie jeweils die konjugierten SäureBase-Paare an. An der Formel eines Stoffes allein kann man noch nicht erkennen, ob seine wässrige Lösung sauer, neutral oder alkalisch reagiert (B4). Tieferes Verständnis der Gleichgewichte, die sich zwischen konjugierten Säure-BasePaaren in wässriger Lösung einstellen (vgl. Säurestärke, S. 28, 29), versetzen uns in die Lage, die Eigenschaften einer Salzlösung vorauszusagen. Dieses Wissen findet seine Anwendung, wenn man in der Küche saure Getränke oder Speisen durch die Zugabe von Speisenatron „abstumpft“, also das Salz gerade wegen seiner basischen Reaktion einsetzt (V3). Auch in Fischzuchten, Gartenteichen und Aquarien werden Hydrogencarbonate oder Carbonate als Wasserchemikalien eingesetzt, um in den Wassern pH-Werte kleiner als 6 zu vermeiden. In V1 sind folgende konjugierte Säure-Base-Paare, d.h. Paare aus einer Säure und ihrer konjugierten Base, vertreten: H3CCOOH/H3CCOO %; NH4+/NH3; HCO3–/CO32–; HSO4–/SO42–. Bei jeder Probe stellt sich ein Gleichgewicht ein, an dem eines dieser SäureBase-Paare beteiligt ist. Beispiele (V1): Nr. 2: H3CCOO % + H2O H3CCOOH + OH– Base I Säure II Säure I Base II Nr. 3: NH4 + + H2O H3O+ + NH3 Säure I Base II Säure II Base I HA + H2O H3O+ + A– Säure I Base II Säure II Base I konjugierte konjugierte konjugierte konjugierte Säure der Base I Base der Säure II Säure der Base II Base der Säure I HX + H2O H3O+ + X– Neutralsäure HX– + H2O H3O+ + X2– Anion-Säure HX+ + H2O H3O+ + X Kation-Säure X– + H2O OH– + HX Anion-Base HX + H2O OH– + H2X+ Neutralbase HX+ + H2O OH– + H2X2+ Kation-Base 3377_01_01_2012_Kap1_018_057 23.09.14 06:25 Seite 25 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge tu m d es C .C . B uc hn er V er la gs