Allgemeine und Anorganische Chemie/ Säuren

Säuren

Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Wirkungsweise und dem Aufbau von Säuren. Dabei ist nur die Definition von Brönsted zu berücksichtigen. Falls die Definition nach Lewis zur Anwendung kommt, wird extra darauf hingewiesen!

Wichtige Säuren

Wie in jedem neuen Bereich gilt es erst einmal ein paar "Grundvokabeln" zu beherrschen. Hierbei handelt es sich um einige wichtige Säuren und deren Summenformeln: Man unterteilt Säuren nach verschiedenen Gesichtspunkten:

Nach dem Vorkommen:

• Anorganische Säuren
• Organische Säuren

Nach der Anzahl der Wasserstoffatome, die als Protonen abgegeben werden können:

• 1-Protonische Säuren
• 2-Protonische Säuren
• 3-Protonische Säuren

Nach der Säurestärke:

• Starke Säuren (Mineralsäuren)
• Mittelstarke Säuren
• Schwache Säuren

Diese Klassifizierungen können auch kombiniert werden, z. B.:

• Kohlensäure (H₂CO₃) ist eine schwache, 2-protonige Säure
• Blausäure (HCN) ist eine schwache, 1-protonige Säure
• Salzsäure (HCl) ist eine starke Säure
• Salpetersäure(HNO₃) ist eine starke Säure
• Schwefelsäure(H₂SO₄) ist eine starke Säure (2. Stufe mittelstark)
• Phosphorsäure(H₃PO₄) ist eine mittelstarke 3-protonige Säure (2. und 3. Stufe schwach)

Bildet ein Chemisches Element (Zumeist ein Nichtmetall) mehrere Sauerstoffhaltige Säuren, so sind die Sauerstoffsäuren mit weniger Sauerstoffatomen schwächer, so nimmt die Säurestärke in der Reihe Hyposalpetrige Säure - Salpetrige Säure - Salpetersäure zu. Ähnlich ist es bei Chlor, Brom, Iod, Phosphor und Schwefel. Schwefligen Säure ist der S⁴⁺ und bei der Schwefelsäure S⁶⁺ geladen:

Entstehung von Schwefliger Säure:

• S + O₂ --> SO₂ --> + H₂O --> H₂SO₃

Entstehung von Schwefelsäure:

• S + O₂ --> SO₂ /// 2 SO₂ + O₂ --am Katalysator--> SO₃ --> + H₂O --> H₂SO₄

• Das neben dem Oxoniumion entstehende Ion bezeichnet man als Säurerestion.

Organische Säuren in Wasser

Carbonsäuren

wichtige organische Säuren:

• Essigsäure (CH₃-COOH)
• Stearinsäure (C₁₇H₃₅-COOH)

Die Stearinsäure spielt eigentlich eine untergeordnete Rolle, sie soll nur stellvertretend für eine Fettsäure genannt werden.)

Carbonsäuren sind organische Oxidationsprodukte von Aldehyde, die eine funktionelle Gruppe besitzen. Die Carbonylhydroxylgruppe (COOH), kurz Carboxylgruppe genannt, ist maßgeblich für das Reaktionsverhalten der Carbonsäuren entscheidend. Stellvertretend für alle anderen Carbonsäuren soll hier die Essigsäure in Wasser betrachtet werden:

$\mathrm{CH_3-COOH\quad +\ H_2O\quad \rightleftharpoons \quad H_3O^+\quad + \quad CH_3-COO^-}$

Man sieht, dass bei den Carbonsäuren nur die Carboxylgruppe Protonen abgeben kann. Daher sind die Carbonsäuren keine mehrprotonigen Säuren, obwohl sie mehrere Wasserstoffatome zur Verfügung haben.

Lösung von Säuren in anderen Flüssigkeiten

Bisher wurde die Säuren nur in Wasser betrachtet. Um zu prüfen, ob dies auch in anderen Flüssigkeiten möglich ist leiten wir den Chlorwasserstoff diesesmal in n-Hexan (Ein Bestandteil des Benzins) ein. Jedoch ist hier keine elektrische Leitfähigkeit festzustellen. Offensichtlich kann der Chlorwasserstoff im n-Hexan kein Proton abgeben. Dies ist auf die unpolaren Bindungen des Hexans zurückzuführen, die den Chlorwasserstoff nicht spalten können.