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
- Starke Säuren zeigen ihre Stärke, indem sie gegenüber anderen Säuren bevorzugt ihr(e) Proton(en) abgeben können.
- Die Säurestärke zeigt sich nicht allein durch den pH-Wert.
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Säure- und Basenkonstanten
- Die Säure- bzw. Basenkonstanten (\(\rm{K_S}\) bzw. \(\rm{K_B}\)) sind ein Maß für die Stärke einer Säure bzw. Base. Je größer der Wert einer Säure-/Basenkonstanten ist, desto stärker ist die Säure/Base.
- Der \(\rm{pK_S}\)- bzw. \(\rm{pK_B}\)-Wert ist definiert als der negative Zehnerlogarithmus der Säure- bzw. Basenkonstante. Für sie gilt umgekehrt: Je kleiner der Wert, desto stärker ist die Säure/Base.
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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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Mehrprotonige Säuren
- Säuren, bei denen die Moleküle mit mehreren Wasserstoff-Atomen als Protonendonatoren wirken können, werden mehrprotonige Säuren genannt.
- Wasserstoff-Atome, die von Molekülen als Protonen an Brönsted-Basen abgegeben werden können, werden auch als acide Wasserstoff-Atome bezeichnet.
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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.
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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