Säure-Base-Reaktion

Grundprinzip der Säure-Base-Reaktion

Säure-Base-Reaktionen nach Brønsted sind chemische Reaktionen, bei denen Wasserstoff-Kationen H⁺, also Protonen, zwischen Molekülen oder Molekül-Ionen übertragen werden. Ein Teilchen gibt ein Proton ab, ein anderes nimmt es auf; deshalb heißt dieser Reaktionstyp auch Protolyse.

Das Proton abgebende Teilchen ist eine Brønsted-Säure oder ein Protonendonator. Das Proton aufnehmende Teilchen ist eine Brønsted-Base oder ein Protonenakzeptor. Mit HA als Säure und B als Base lautet die allgemeine Reaktionsgleichung:

HA + B ⇌ A⁻ + HB⁺

Dabei stehen Säure und Base im Gleichgewicht mit der zugehörigen konjugierten oder korrespondierenden Base beziehungsweise Säure. Daneben gibt es weitere Säure-Base-Konzepte, insbesondere das Konzept der Lewis-Säuren und Lewis-Basen.

Protolyse und Beispiele

Eine Säure-Base-Reaktion lässt sich in zwei Teilreaktionen zerlegen: die Protonenabgabe und die Protonenaufnahme.

Bei der Protonenabgabe gilt: HCl → Cl⁻ + H⁺

Bei der Protonenaufnahme gilt: H₂O + H⁺ → H₃O⁺

Beim Auflösen von Chlorwasserstoffgas in Wasser entsteht Salzsäure. Wasser wirkt dabei als Ampholyt, also als Teilchen, das je nach Reaktionspartner Protonen aufnehmen oder abgeben kann:

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

HCl gibt ein H⁺ ab und wird dadurch zu Cl⁻. Wasser nimmt das Proton auf und wird zu H₃O⁺.

Bei der Reaktion von Ammoniak mit Wasser wirkt Wasser dagegen als Säure. Es entsteht eine basische Lösung:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH⁻

Neutralisation

Die Neutralisation ist ein Sonderfall der Säure-Base-Reaktion. Dabei reagiert eine saure Lösung mit einer basischen Lösung zu einer neutralen Lösung. Die eigentliche neutralisierende Reaktion ist die Reaktion von Oxonium- beziehungsweise Hydroniumionen der Säure mit Hydroxidionen der Base:

H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O

Die Oxoniumionen wirken als Protonendonatoren, die Hydroxidionen als Protonenakzeptoren.

Ein weiteres Beispiel ist die Reaktion von Chlorwasserstoffgas mit Ammoniakgas. Dabei entsteht festes Ammoniumchlorid, auch Salmiak genannt:

HCl + NH₃ → NH₄Cl

Säure-Base-Titration

Bei einer Säure-Base-Titration wird eine abgemessene saure oder basische Probelösung aus einer Bürette mit einer Maßlösung bekannter Konzentration versetzt. Auf diese Weise wird die unbekannte Konzentration der Probelösung bestimmt.

Das Erreichen des Äquivalenz- beziehungsweise Endpunktes zeigt sich durch einen sprunghaften Anstieg der Titrationskurve oder durch einen Farbumschlag des verwendeten Indikators.