Mit Google fortfahren
Brønsted-Säure-Base-Konzept einfach erklärt
Nach Brønsted ist eine Säure ein Protonendonator und eine Base ein Protonenakzeptor. Eine Säure gibt also ein Proton $H^+$ ab, während eine Base es gleichzeitig aufnimmt. Diese gekoppelte Protonenübertragung heißt Protolyse.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Säure und Base sind Rollen in einer Reaktion
Ob ein Teilchen Säure oder Base ist, erkennst du an seiner Handlung:
- Eine Brønsted-Säure gibt ein Proton ab.
- Eine Brønsted-Base nimmt ein Proton auf.
- Die Protonenabgabe heißt Deprotonierung.
- Die Protonenaufnahme heißt Protonierung.
Ein Proton wird dabei nicht einfach allein freigesetzt. Es wird von der Säure unmittelbar auf die Base übertragen. Deshalb gehören zu einer Protolyse immer beide Rollen.
Allgemein lässt sich die Übertragung so darstellen:
$$\mathrm{HX + Y \rightleftharpoons X^- + HY^+}$$
$HX$ gibt ein Proton ab und ist die Säure. $Y$ nimmt dieses Proton auf und ist die Base.
Bei der Reaktion
$$\mathrm{HCl + NH_3 \rightleftharpoons Cl^- + NH_4^+}$$
gibt $HCl$ ein Proton ab und wird zu $Cl^-$. Deshalb ist $HCl$ die Säure. $NH_3$ nimmt das Proton auf und wird zu $NH_4^+$. Deshalb ist $NH_3$ die Base.
Entscheide nicht nach dem Stoffnamen, sondern nach der Veränderung: Proton abgegeben = Säure; Proton aufgenommen = Base.
Korrespondierende Paare finden
Nach der Protonenübertragung entstehen aus Säure und Base neue Teilchen:
- Aus der Säure entsteht durch Abgabe von $H^+$ ihre korrespondierende Base.
- Aus der Base entsteht durch Aufnahme von $H^+$ ihre korrespondierende Säure.
Die beiden Teilchen eines korrespondierenden Säure-Base-Paares unterscheiden sich um genau ein Proton.
Betrachte die Reaktion:
$$\mathrm{NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+}$$
- $NH_4^+$ gibt ein Proton ab. Es ist die Säure.
- Aus $NH_4^+$ entsteht $NH_3$. Das Paar lautet $NH_4^+/NH_3$.
- $H_2O$ nimmt das Proton auf. Es ist die Base.
- Aus $H_2O$ entsteht $H_3O^+$. Das Paar lautet $H_3O^+/H_2O$.
Die Protolyse enthält somit zwei korrespondierende Paare.
Die Reihenfolge eines Paares wird häufig als „Säure/Base“ notiert. Das Teilchen mit einem Proton mehr ist dabei die Säure.
Warum Wasser beide Rollen übernehmen kann
Ein Teilchen, das Protonen sowohl aufnehmen als auch abgeben kann, heißt Ampholyt. Wasser ist ein wichtiges Beispiel. Welche Rolle es übernimmt, hängt vom Reaktionspartner ab.
Wasser als Base
$$\mathrm{HCl + H_2O \rightleftharpoons Cl^- + H_3O^+}$$
Wasser nimmt ein Proton von $HCl$ auf. Es wirkt als Base und wird zu $H_3O^+$.
Wasser als Säure
$$\mathrm{H_2O + NH_3 \rightleftharpoons OH^- + NH_4^+}$$
Wasser gibt ein Proton an $NH_3$ ab. Es wirkt als Säure und wird zu $OH^-$. Ammoniak wirkt als Base und wird zu $NH_4^+$.
Ein Ampholyt hat keine unveränderliche Säure- oder Basenrolle. Der jeweilige Reaktionspartner entscheidet, ob er ein Proton abgibt oder aufnimmt.
Mehrprotonige Säuren reagieren schrittweise
Eine mehrprotonige Säure kann mehrere Protonen nacheinander abgeben. Die Protonen werden nicht in einem einzigen gedanklichen Schritt entfernt, sondern jeweils an eine Base übertragen.
Schwefelsäure $H_2SO_4$ kann zwei Protonen abgeben. Mit Wasser lassen sich zwei Schritte formulieren:
$$\mathrm{H_2SO_4 + H_2O \rightleftharpoons HSO_4^- + H_3O^+}$$
$$\mathrm{HSO_4^- + H_2O \rightleftharpoons SO_4^{2-} + H_3O^+}$$
Im ersten Schritt entsteht $HSO_4^-$. Dieses Teilchen kann anschließend ein weiteres Proton abgeben. Es kann aber auch wieder ein Proton aufnehmen und zu $H_2SO_4$ werden. Damit besitzt es amphoteren Charakter.
So untersuchst du eine Protolyse
Gehe bei einer Reaktionsgleichung in fünf Schritten vor:
- Vergleiche jedes Ausgangsteilchen mit den Produkten.
- Suche das übertragene Proton $H^+$.
- Bestimme, welches Teilchen das Proton abgegeben hat: Es ist die Säure.
- Bestimme, welches Teilchen das Proton aufgenommen hat: Es ist die Base.
- Verbinde jeweils Teilchen, die sich um genau ein Proton unterscheiden.
Untersuche die Reaktion:
$$\mathrm{CH_3COOH + H_2O \rightleftharpoons CH_3COO^- + H_3O^+}$$
$CH_3COOH$ wird zu $CH_3COO^-$. Es hat ein Proton abgegeben und ist die Säure. Wasser wird zu $H_3O^+$. Es hat das Proton aufgenommen und ist die Base.
Die korrespondierenden Paare sind:
- $CH_3COOH/CH_3COO^-$
- $H_3O^+/H_2O$
Kontrolle: Innerhalb jedes Paares beträgt der Unterschied genau ein Proton. Auch die Ladungsänderungen passen zur Übertragung.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
In der Reaktion $\mathrm{CH_3COOH + H_2O \rightleftharpoons CH_3COO^- + H_3O^+}$ ist $CH_3COOH$ die , weil sie ein Proton . Wasser ist die und wird durch die Protonenaufnahme zu .
Das Brønsted-Konzept ist nicht auf Wasser beschränkt. Auch bei $\mathrm{HCl + NH_3 \rightleftharpoons Cl^- + NH_4^+}$ findet eine Protonenübertragung statt. In der Gasphase können die entstandenen Ionen zusammen festes Ammoniumchlorid bilden.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Brønsted-Säure-Base-Konzept
- Säure: gibt $H^+$ ab
- Base: nimmt $H^+$ auf
- Protolyse: koppelt Abgabe und Aufnahme
- Korrespondierende Paare: unterscheiden sich um ein $H^+$
- Ampholyt: kann beide Rollen übernehmen
- Mehrprotonige Säure: gibt Protonen schrittweise ab
Abschluss-Check
Prüfe beim Zuordnen immer drei Punkte: Wer verliert $H^+$? Wer gewinnt $H^+$? Welche Teilchen unterscheiden sich um genau dieses eine Proton? Damit kannst du auch unbekannte Brønsted-Reaktionen systematisch untersuchen.