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Tutorial MenueSäuren und BasenLerneinheit 4 von 8

Protolyse

Protolysegrad

Die Protolyse von Säuren beziehungsweise Basen verläuft nach den Reaktionsgleichungen:

HA+ H2O H3O++ A B+ H2O HB++ OH

Um Aussagen über das Ausmaß der Protolyse zu machen, bedient man sich des Protolysegrades (Dissoziationsgrad) α. Der Protolysegrad gibt den Bruchteil an protolysierter Säure oder Base im Gleichgewicht an:

α = Konzentration der protolysierten Säure- bzw. Base-Teilchen Gesamtkonzentration an Säure bzw. Base

Für die oben genannten Protolysegleichgewichte lässt sich der Protolysegrad nach Bedarf ausdrücken als:

α = [ HA ] 0 [ HA ] [ HA ] 0 = [ A - ] [ HA ] 0 = [ H 3 O + ] [ HA ] 0    α = [ B ] 0 [ B ] [ B ] 0 = [ HB + ] [ B ] 0 = [ OH - ] [ B ] 0

Die Gesamtkonzentrationen an Säure oder Base werden kurz als c0 bezeichnet: [HA]0 bzw. [B]0 = C0

Der Protolysegrad hängt jedoch nicht nur von der Konzentration, sondern gleichzeitig von der Säure- beziehungsweise Basenkonstanten ab:

K a = [ H 3 O + ] [ A - ] [ HA ]    K b = [ HB + ] [ OH - ] [ B ] K a = [ H 3 O + ] 2 [ HA ]    K b = [ OH - ] 2 [ B ]

[H3O+] lässt sich, da es dem protolysierten Anteil an [HA] entspricht, ausdrücken als α ⋅ c0. Die Gleichgewichtskonzentration [HA] entspricht der Gesamtkonzentration minus dem protolysierten Anteil. Entsprechendes gilt für [OH] und [B]. Dann erhält man:

K a,b = ( α c 0 ) 2 c 0 α c 0    bzw.    K a,b = α 2 1 α c 0

Den Zusammenhang zwischen Säure- beziehungsweise Basenkonstante, der Konzentration und dem Protolysegrad ist das Ostwald'sche Verdünnungsgesetz. Der Dissoziationsgrad α ist leicht zugänglich aus der Messung des pH-Wertes oder der Messung der Äquivalentleitfägigkeit.

Bei schwachen Säuren oder Basen nicht zu geringer Konzentration ist der Protolysegrad sehr klein, das heißt 1 − α ≈1. Die obige Beziehung vereinfacht sich dann zu:

K a,b = α 2 c 0         α = K a,b c 0

An der vereinfachten Beziehung wird unmittelbar deutlich, dass der Protolysegrad umso höher ist, je stärker die Säure beziehungsweise Base ist und je geringer ihre Konzentration.

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