Grundwissen & Aufgaben
Im Grundwissen kommen wir direkt auf den Punkt. Hier findest du die wichtigsten Informationen für deinen Chemieunterricht. Mit dem LEIFI-Quiz und den abwechslungsreichen Übungsaufgaben kannst du prüfen, wie gut du die Inhalte schon verstanden hast. Für alle Aufgaben gibt es natürlich auch die zugehörigen Lösungen.
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Einführung in die Säuren und Basen
- Säuren und Basen findest du in vielen Bereichen deines Alltags.
- Säure-Base-Reaktionen sind ein wichtiger Bestandteil unseres Lebens.
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Benennung von Säuren, Basen und deren Lösungen
- Saure und basische Lösungen sind die wässrigen Lösungen von Säuren und Basen.
- Die Benennung der Lösung setzt sich aus dem Namen der Säure und dem Wort Lösung zusammen: z.B. Citronensäure-Lösung, Natriumhydroxid-Lösung.
- Bei der Herstellung von sauren Lösungen handelt es sich um eine chemische Reaktion.
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Eigenschaften der Säuren und Basen
- Saure und basische Lösungen können ähnliche Eigenschaften haben.
- Wie ätzend saure und basische Lösungen sind, hängt unter anderem von der Konzentration der wässrigen Lösung ab.
- Saure und basische Lösungen leiten elektrische Energie und reagieren mit unedlen Metallen sowie einigen organischen Materialien.
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Grundwissen zu Säuren und Basen
- Brönsted-Säuren wirken als Protonen-Donatoren (= Protonenspender).
- Brönsted-Basen wirken als Protonen-Akzeptoren (=Protonenaufnehmer).
- Jede Brönsted-Base besitzt mindestens ein freies Elektronenpaar, das die Ausbildung einer Elektronenpaarbindung mit dem aufgenommenen Proton ermöglicht.
- Jede Brönsted-Säure besitzt eine korrespondierende Base, die sich von der Brönsted-Säure nur durch ein fehlendes Proton unterscheidet.
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Saurer Regen
- Saurer Regen wird durch ungefilterte industrielle Abgase in der Luft verursacht.
- Er hat negative Auswirkungen für die Umwelt.
- Durch Rauchgasentschwefelung in Industrieanlagen werden die Schadstoffe, die den sauren Regen verursachen, aus den Abgasen gefiltert.
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Säure- und Base-Reaktionen ohne Wasser
- Säure-Base Reaktionen können auch zwischen zwei Gasen stattfinden.
- Dabei gibt es immer einen Reaktionspartner, der Protonen abgibt, und einen anderen, der die Protonen aufnimmt.
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pH-Wert
- Der pH-Wert gibt an, ob eine wässrige Lösung sauer, neutral oder basisch ist.
- Er ist außerdem ein Maß dafür, wie stark oder schwach der saure oder basische Charakter einer Lösung ist.
- Er ist definiert als der negative Zehnerlogarithmus des Werts der Konzentration an \(\ce{H3O+}\)-Ionen
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Säure-Base-Indikatoren
- Indikatoren sind Säuren oder Basen.
- Ihre Moleküle absorbieren in der protonierten Form Licht einer anderen Wellenlänge als in der deprotonierten Form.
- Indikatoren haben einen charakteristischen Umschlagsbereich, in dem die Indikatorlösung die Farbe ändert.
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Neutralisation
- Die Reaktion zwischen eine Säure und einer Base ist eine Neutralisation.
- Bei Zugabe einer basischen Lösung zu einer sauren Lösung finden zwischen Oxonium- und Hydroxid-Ionen Protonenübergänge statt. Dabei bilden sich Wassermoleküle.
- Bei Neutralisationen entstehen Salzlösungen.
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Starke und schwache Säuren und Basen
- Über die Säurestärke wissen wir, wie gut eine Säure Protonen abgibt.
- Über die Basenstärke wissen wir, wie gut eine Base Protonen aufnimmt.
- Wie stark oder schwach Säuren und Basen sind, hängt von ihrer Molekülstruktur ab.
- Wie stark oder schwach Säuren und Basen sind, erkennen wir an ihrem $\ce{pK_S}$- bzw. $\ce{pK_B}$-Wert.
- Starke Säuren und Basen verdrängen schwache Säuren und Basen.
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Säure- und Basenkonstanten
- Die Säure- und Basenkonstanten sind ein Maß für die Stärke von Säuren und Basen.
- Sie lassen sich über das Massenwirkungsgesetz herleiten.
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Titration
- Die Säure-Base-Titration ist eine Labormethode der quantitativen Analyse.
- Sie nutzt das Prinzip der Neutralisation.
- Mit ihr kann die Konzentration einer Säure oder einer Base in einer wässrigen Lösung bestimmt werden.
- Zu einer sauren Lösung unbekannter Konzentration (Probelösung) wird portionsweise die Lösung einer Base mit bekannter Konzentration (Maßlösung) zugegeben.
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pH-Wert Berechnung
- Den pH-Wert einer Lösung kannst du genau berechnen.
- Die Berechnungen basieren auf dem Säure-Base-Gleichgewicht in wässrigen Lösungen.
- Der pH-Wert lässt sich über die Konzentration der Oxonium- und Hydroxid-Ionen berechnen.
- Die Berechnung leitet sich vom Massenwirkungsgesetz ab.
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Puffer
- Eine Pufferlösung hält trotz Zugabe von einer Säure oder einer Base den pH-Wert in einem gewissen Bereich nahezu konstant.
- Sie wird gebildet durch die Kombination einer schwachen bis mittelstarken Säure oder Base und einem Salz mit ihrem korrespondierenden Rest-Ion in etwa gleicher Konzentration in wässriger Lösung.
- Mit der Puffergleichung nach Henderson-Hasselbalch lässt sich das Konzentrationsverhältnis der Bestandteile einer Pufferlösung für einen bestimmten pH-Wert berechnen.
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Mehrprotonige Säuren
- Mehrprotonige Säuren können in Säure-Base-Reaktionen mehr als ein Proton abgeben.
- Jede Säure hat so viele $\ce{pK_S}$-Werte, wie sie Protonen abgeben kann.
- Bei der Titration kannst du so viele Äquivalenzpunkte erkennen, wie die Säure Protonen abgeben kann.
- Protonen, die in Säure-Base-Reaktionen abgegeben werden, nennst du acide Protonen.
Versuche
Das Salz in der Suppe der Chemie sind die Versuche. Ob grundlegende Demonstrationsexperimente, die du aus dem Unterricht kennst oder pfiffige Heimexperimente zum eigenständigen Forschen – wir bieten dir eine abwechslungsreiche Auswahl zum selbstständigen Auswerten und Weiterdenken an.
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