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Die Säure-Theorie nach Brønsted I musstewissen Chemie
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 50 Zeilen
- Was Säuren genau sind und warum Zitronen Strom leiten können, das erfahrt ihr jetzt! Im letzten Video ging es um Säuren und Basen im Alltag.
- Heute schauen wir uns Säuren mal chemisch etwas genauer an. Was macht so eine Säure eigentlich aus? Wenn man von Säuren redet, ist meistens eine saure Lösung gemeint.
- Das bedeutet, ein Stoff, also die Säure, ist in Wasser gelöst. Nehmen wir Zitronensäure. Zitronensäure ist, wie der Name schon sagt,
- eine Säure, die in Zitronen, aber auch in vielen anderen Früchten vorkommt. Und Zitronensäure ist ein Pulver, also ein Feststoff. Säuren zeichnen sich durch eine Handvoll bestimmter Eigenschaften aus.
- Aber das Interessante dabei ist: Diese sauren Eigenschaften entwickeln sich erst, wenn die Säuren in Kontakt mit Wasser kommen.
- Das heißt, obwohl ich hier zum Beispiel reine Zitronensäure habe, ist die Zitronensäure in diesem Zustand gar nicht sauer. Zitronensäure ist zum Beispiel auch an sauren Gummibärchen dran.
- Aber im trockenen Zustand sind sie gar nicht sauer. Erst wenn man sie mit Wasser in Kontakt bringt, entwickelt die Zitronensäure ihre sauren Eigenschaften.
- Wenn ich jetzt also ein bisschen trockene Zitronensäure nehme und probiere, dann ist das sehr sauer - aber das liegt an dem Wasser in meinem Speichel. Ohne Wasser würde da nicht viel passieren - warum ist das so?
- Wenn man eine Säure mit Wasser in Kontakt bringt oder sie in Wasser löst, läuft folgende chemische Reaktion ab: Die Säuremoleküle spalten sich. Genau genommen spalten die Moleküle ein positiv geladenes Wasserstoffion ab,
- und zwar ein H+ Ion. Zurück bleibt ein negativ geladener Säurerest. Genau das passiert auch mit unserer Zitronensäure bei den Gummibärchen.
- Mit Wasser reagiert die Zitronensäure und spaltet sich in ein positives Wasserstoffion und einen negativen Zitronensäurerest auf.
- Bei der Zitronensäure sieht das so aus: Bei der Essigsäure so: Und bei Schwefelsäure so:
- Aber lasst euch nicht von den verschiedenen Strukturformeln irritieren. Wichtig momentan ist nur: Hier entsteht immer ein positives H+ Ion und ein negativ geladener Säurerest.
- Ein H+ Ion wird oft auch Proton genannt, genau wie das Proton im Kern. Warum? Weil ein H+ Ion nichts anderes als ein Proton ist. Wie wir gelernt haben,
- besteht ein Wasserstoffatom aus einem Proton und einem Elektron. H+ bedeutet ja nichts anderes, als dass das Elektron abgegeben wurde. Zurück bleibt nur noch ein Proton.
- Was macht jetzt aber das Wasser mit dem Proton und dem Säurerest? Wir haben in früheren Videos gelernt: Wasser ist eine polare Flüssigkeit. Schaut dazu gerne noch mal das Video zu Wasserstoffbrückenbindungen.
- Ein Wassermolekül hat eine negative Partialladung am Sauerstoffatom und positive Partialladungen an den Wasserstoffatomen. Positive Ladungen und negative Ladungen ziehen sich gegenseitig an,
- gleiche Ladungen stoßen sich gegenseitig ab. Sobald also eine Säure in zwei geladene Teilchen zerfällt, lagern sich die Wassermoleküle sofort um diese Teilchen herum an.
- Wie kann man sich das genau vorstellen? Nehmen wir als Beispiel doch mal Salzsäure. Salzsäure bekommt man, wenn man Chlorwasserstoff, also HCl in Wasser löst.
- Chlorwasserstoff, also reines HCl, ist ein farbloses Gas. Dieses Gas löst sich gut in Wasser, indem es eine saure Reaktion eingeht. HCl zerfällt in H+ und Cl-. Cl- ist hier also der Säurerest.
- In einer Reaktionsgleichung drücken wir das so aus. HCl wird zu H+ und Cl-. Und damit es etwas deutlicher wird, was da genau passiert,
- schreiben wir bei HCl in Klammern (g) dazu, das steht für gasförmig. Und bei H+ und Cl- schreiben wir in Klammern (aq) dazu. "aq" kommt aus dem Lateinischen "aqua", was Wasser heißt.
- Und dieses (aq) sagt aus, dass die beiden Ionen H+ und Cl- von Wassermolekülen umgeben sind. Das schauen wir uns direkt etwas genauer an:
- Also, wir lösen HCl in Wasser und es zerfällt direkt. Die Wassermoleküle sehen jetzt positive H+ Ionen und negative Cl- Ionen. Wasser ist polar und liebt geladene Teilchen.
- Deswegen lagern sich die Wasser- moleküle um diese Teilchen herum an. Ihr könnt euch das so vorstellen, als würden die Ionen mit Wassermolekülen eingepackt werden.
- Dabei richten sich die Wassermoleküle so aus, dass sich die Sauerstoffatome an die positiven H+ Ionen anlagern und die Wasserstoffatome sich an die negativen Cl- Ionen anlagern,
- da sich positive und negative Ladungen gegenseitig anziehen. So sind die Ionen von Wassermolekülen eingepackt. Und in diesem Zustand nennt man sie hydratisiert.
- Solche sauren Lösungen haben einen sauren pH-Wert, das heißt, einen pH-Wert, der kleiner als 7 ist. Ich hab hier ein Glas Wasser mit Universalindikatorlösung drin.
- Diese Lösung färbt sich rot, wenn der pH-Wert sauer wird. Hier habe ich ein bisschen Essigessenz, das tropfen wir jetzt rein. Und siehe da:
- Es färbt sich rot. Der selbe Farbstoff ist auch bei pH-Papier drin. Es gibt noch einen anderen Beweis dafür,
- dass Säuremoleküle in Wasser wirklich zu Ionen zerfallen, denn saure Lösungen leiten den elektrischen Strom. Damit ein Material Strom leiten kann,
- müssen sogenannte Ladungsträger vorhanden sein. Und Ionen sind als geladene Teilchen Ladungsträger. Hier habe ich ein Leitfähigkeitsmessgerät.
- Es zeigt mir an, ob ein Material Strom leiten kann oder nicht. Der Wert, der hier gemessen wird, zeigt an, wie gut ein Material Strom leiten kann. Je höher die Zahl, desto mehr geladene Teilchen hab ich in meiner Lösung.
- Nehmen wir doch mal das Wasser mit der Indikatorlösung. Hier ergibt sich ein Wert zwischen 200-300 ppm. Wenn wir diesen Wert vergleichen mit Wasser + Essigessenz + Indikatorlösung,
- dann haben wir hier einen Wert von 600-700 ppm. Da Zitronen auch sauer sind und auch Wasser enthalten, sind Zitronen also auch fähig, Strom zu leiten.
- Ich stecke den Leitfähigkeitsmesser mal in die Zitrone. Und hier bekomme ich einen Wert zwischen 800-900 ppm. Diese Zitrone leitet also besser Strom als diese verdünnte Essigsäurelösung.
- Jetzt, wo wir verstehen, was mit Säuren und Wasser genau passiert, können wir auch erklären, wieso manche Säuren so gefährlich sind, während wir andere sogar essen können.
- Salzsäure ist sehr gefährlich, weil sie sehr stark ätzend ist. Chemiker sagen dazu starke Säure. Starke Säure bedeutet, dass alle Säuremoleküle zerfallen,
- wenn sie mit Wasser reagieren. Jedes HCl-Molekül produziert ein H+ Ion. Essigsäure oder Zitronensäure zählen zu den schwachen Säuren.
- Bei einer schwachen Säure reagiert nur ein Teil der Säuremoleküle mit Wasser. Der Rest bleibt so, wie er ist. Wir haben ja vorhin gelernt,
- dass eine Säure ihre Eigenschaften nur durch die Reaktion mit Wasser erhält. Wenn wir also dieselbe Menge an Molekülen von Salzsäure und Essigsäure jeweils in Wasser lösen,
- entstehen bei der Salzsäure viel mehr H+ Ionen als bei der Essigsäure, weil die nicht vollständig reagiert. Deswegen können wir auch problemlos Essiggurken essen,
- während und Salzsäure die Zunge wegätzen würde. Fassen wir also noch mal zusammen: Säuren haben folgende Eigenschaften:
- 1. Sie haben einen pH-Wert, der kleiner ist als 7. pH-Werte kann man mit pH-Papier messen oder Universalindikatorlösung. Beides verfärbt sich bei Säuren rot.
- 2. Mit Wasser reagieren Säuren, indem sie in ein positiv geladenes H+ Ion und einen negativ geladenen Säurerest zerfallen. Man nennt das H+ Ion auch Proton.
- 3. Das H+ Ion und der Säurerest liegen in Wasser hydratisiert vor, sprich: Sie werden aus einer Hülle von Wassermolekülen umgeben. Man markiert das mit einem (aq), so wie hier.
- 4. Saure Lösungen können den elektrischen Strom leiten, da hier Ionen vorliegen. 5. Starke Säuren, wie etwa Salzsäure, zerfallen in Wasser praktisch vollständig.
- Und schwache Säuren, wie etwa Essigsäure, zerfallen in Wasser unvollständig. So, für heute erst mal geschafft!
- Dieses Video war nur eine kleine Einführung in die große Welt der Säuren. In Zukunft werden wir uns alles noch viel genauer anschauen. Ich hoffe, ihr seid dann auch dabei.
- Deswegen: Abonnieren nicht vergessen, dann bekommt ihr noch mehr Chemie! Bis bald! Untertitel im Auftrag des ZDF für funk, 2017
Zum Nachlesen
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