Stärke von Säuren und Basen

Säuren und Basen dissoziieren in Wasser nicht vollständig, sondern liegen auch als undissoziierte Moleküle vor. Der Dissoziationsgrad hängt von der Säurestärke ab. Betrachten wir das Dissoziationsgleichgewicht einer Säure (für Basen gilt dasselbe):

Für starke Säuren liegt das Gleichgewicht weit auf der rechten Seite, d.h. die Säure liegt nahezu vollständig als ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$ und ${\text{A}}^{-}$ vor. Sie ist vollständig dissoziiert. Eine schwache Säure dagegen ist nur zu einem geringen Teil dissoziiert und liegt zum größten Teil als HA vor.

Auch für die Dissoziationsreaktionen gilt das Massenwirkungsgesetz:

$${\mathit{K}}_{\text{a}}=\frac{{\text{[H}}_{\text{3}}{\text{O}}^{\text{+}}]\cdot {\text{[A}}^{\text{-}}]}{[HA]\cdot {\text{[H}}_{\text{2}}O]}$$

Da sich in verdünnter Lösung die Konzentration des Wassers kaum ändert, wird sie in die Konstante einbezogen.

Definition der Säurekonstante ${\mathit{K}}_{\text{a}}$:

$${\mathit{K}}_{\text{a}}=\frac{{\text{[H}}_{\text{3}}{\text{O}}^{\text{+}}]\cdot {\text{[A}}^{\text{-}}]}{[HA]}$$

Analog wird bei den Basen vorgegangen:

$${\mathit{K}}_{\text{b}}=\frac{{\text{[HB}}^{\text{+}}]\cdot {\text{[OH}}^{\text{-}}]}{[B]}$$

${\mathit{K}}_{\text{b}}$ = Basenkonstante

Die Werte von ${\mathit{K}}_{\text{a}}$ und ${\mathit{K}}_{\text{b}}$ sind das Maß, ob eine Säure bzw. eine Base stark oder schwach ist. In Tabellenwerken wird üblicherweise der negative dekadische Logarithmus angegeben:

Negativ dekadischer Logarithmus der Säure- und Basenkonstante:

${\text{p}\mathit{K}}_{\text{a}}$ = - log ${\mathit{K}}_{\text{a}}$ und ${\text{p}\mathit{K}}_{\text{b}}$ = - log ${\mathit{K}}_{\text{b}}$

Eine starke Säure (Gleichgewicht rechts) hat eine große Säurekonstante und somit einen kleinen ${\text{p}\mathit{K}}_{\text{a}}$-Wert und umgekehrt. ${\text{p}\mathit{K}}_{\text{a}}$ und ${\text{p}\mathit{K}}_{\text{b}}$ eines konjugierten Säure-Base-Paares hängen über das Ionenprodukt des Wassers zusammen. Schreibt man die Reaktionen auf und multipliziert die Säure mit der Basenkonstanten erhält man ${\mathit{K}}_{\text{w}}$. Logarithmisch geschrieben:

Zusammenhang zwischen den negativ dekadischen Logarithmen:

${\text{p}\mathit{K}}_{\text{a}}$ + ${\text{p}\mathit{K}}_{\text{b}}$ = 14