TitelChemie von Säuren und Basen
Autoranonym
veröffentlicht07.05.2025
BildungsgangAllgemeine Hochschulreife
FachChemie
Klassenstufe11

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Autoprotolyse

Wassermöleküle können aufgrund ihrer Säure-Base-Eigenschaften sowohl Protonen aufnehmen, als auch abgeben. Die Leitfähigkeit von Wasser ist auf diese Protonenübertragung zwischen Wassermolekülen zurückzuführen. Die Protolyse zwischen zwei gleichartigen Molekülen, hier zwei Wassermolekülen, nennt man Autoprotolyse.

Die Reaktionsgleichung der Autoprotolyse von Wasser lautet:

$2 H_{2} O ⇄ H_{3} O^{+} + O H^{-}$

Wenden wir das Massenwirkungsgesetz auf die Autoprotolyse von Wasser an erhalten wir:

$K = \frac{c ( H _{3} O ^{+} ) \cdot c ( O H ^{-} )}{c ^{2} ( H _{2} O )}$

Da das Gleichgewicht sehr weit auf der Seite liegt ist der Wert von K . Wir können daher annehmen, dass die Konzentration des Wassers konstant ist und erhalten eine neue Konstante, das Ionenprodukt des Wassers K_W:

$K_{W} = K \cdot c^{2} (H_{2} O) = c (H_{3} O^{+}) \cdot c (O H^{-})$

Bei einer Temperatur von 25 °C gilt $K_{W} = 1 0^{- 14} m o l^{2} \cdot l^{- 2}$ .

Der pH-Wert

Ob eine Lösung neutral, sauer oder basisch ist wird über die Konzentration der H₃O⁺-Ionen beschrieben. Es gilt:

$p H = - l g \frac{c ( H _{3} O ^{+} )}{m o l \cdot l ^{- 1}} \Leftrightarrow \frac{c ( H _{3} O ^{+} )}{m o l \cdot l ^{- 1}} = 1 0^{- p H}$

Der pH-Wert besitzt keine Einheit. Die pH-Skala umfasst Werte zwischen 1 und 14. Lösungen mit einem pH-Wert von 7 werden als bezeichnet. Je höher die Konzentration der H₃O⁺-Ionen ist, desto ist die Lösung und desto ist der pH-Wert. Lösungen mit einem pH-Wert größer als 7 bezeichnet man als .

Analog kann auch der pOH-Wert definiert werden:

$pO H = - l g \frac{c ( O H ^{-} )}{m o l \cdot l ^{- 1}} \Leftrightarrow \frac{c ( O H ^{-} )}{m o l \cdot l ^{- 1}} = 1 0^{- pO H}$

Protolyse von Säuren und Basen

Wir können die Protolyse von Säuren (HA) und Basen (A^-) ebenfalls anhand des Massenwirkungsgesetzes beschreiben. Für die Protolyse von Säuren gilt die Reaktionsgleichung:

$H A + H_{2} O ⇄ H_{3} O^{+} + A^{-}$

Die dazugehörige Gleichung des Massenwirkungsgesetzes lautet:

$K = \frac{c ( H _{3} O ^{+} ) \cdot c ( A ^{-} )}{c ( H A ) \cdot c ( H _{2} O )}$

Fassen wir die Gleichgewichtskonstante mit der Wasserkonzentration zusammen erhalten wir die Säurekonstante K_S:

$K_{S} = K \cdot c (H_{2} O) = \frac{c ( H _{3} O ^{+} ) \cdot c ( A ^{-} )}{c ( H A )}$

Säuren bei deinen das Gleichgewicht der Protolyse sehr weit auf der Seite der Produkte liegt - das heißt K_S 1 - heißen Säuren. Säuren bei denen das Gleichgewicht auf der Eduktseite liegt - das heißt K_S 1 - nennt man Säuren.

Analog definieren wir die Basenkonstante K_B:

$K_{B} = K \cdot c (H_{2} O) = \frac{c ( O H ^{-} ) \cdot c ( H A )}{c ( A ^{-} )}$

Um einfache, einheitenlose Werte zu erhalten nutzt man häufig die pK_s- und pK_B-Werte, die analog zum pH- und pOH-Wert definiert sind:

$p K_{S} = - l g \frac{K _{S}}{m o l \cdot l ^{- 1}} p K_{B} = - l g \frac{K _{B}}{m o l \cdot l ^{- 1}}$

Merke

Der pK_S-Wert ist ein Maß für die Stärke einer Säure. Er leitet sich ab von der Säurekonstante K_S. Je kleiner der pK_S-Wert, desto stärker ist die Säure. Analoges gilt für Basen.

Au­to­pro­to­ly­se

Der pH-​Wert

Pro­to­ly­se von Säu­ren und Basen

Autoprotolyse

Der pH-Wert

Protolyse von Säuren und Basen