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Säure-Base-Theorien

Protolysegleichgewichte

Lässt man eine Säure HA mit einer Base B reagieren, so wird ein Proton von der Säure auf die Base übertragen:

Abb.1

Betrachtet man die Rückreaktion, so wird hierbei vom Teilchen HB⁺ ein Proton auf das Teilchen A⁻ übertragen, das heißt HB⁺ wirkt als Säure, A⁻ als Base. In derartigen Protolysegleichgewichten (Protonenübertragungs-Gleichgewichten) treten stets zwei Säure-Base-Paare auf. Man bezeichnet A⁻ als die korrespondierende (konjugierte) Base zur Säure HA und HB⁺ als die konjugierte Säure zur Base B. Also ist das Acetation die konjugierte Base zur Säure Essigsäure und das Ammoniumion die konjugierte Säure zur Base Ammoniak.

Säuren und Basen müssen nicht notwendigerweise neutrale Stoffe sein, sondern auch Ionen können als Säuren oder Basen fungieren, je nachdem ob sie Protonen aufnehmen oder abgeben. Entsprechend den möglichen Ladungen unterscheidet man Neutral-, Kation-, Anionsäuren und -basen.

Tab.1


Neutralsäuren	HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₂O
Kationsäuren	H₃O⁺, NH₄⁺
Anionsäuren	HCO₃⁻, HSO₄⁻, HPO₄²⁻
Neutralbasen	NH₃, NR₃, H₂O
Kationbasen	[Al(H₂O)₄(OH)₂]⁺, [Zn(H₂O)₃OH]⁺, N₂H₅⁺
Anionbasen	OH⁻, Cl⁻, HSO₄⁻, CN⁻, SO₄²⁻

Stoffe oder Teilchen die je nach Reaktionspartner sowohl als Säure wie auch als Base fungieren können, nennt man Ampholyte, zum Beispiel H₂O, HSO₄⁻, HPO₄²⁻.

So wirkt zum Beispiel Wasser gegenüber HNO₃ als Base und gegenüber NH₃ als Säure:

\begin{matrix} H_{2} O + H N O_{3} & ⇌ & H_{3} O^{+} + N O_{3}^{-} \\ H_{2} O + N H_{3} & ⇌ & N H_{4}^{+} + O H^{-} \end{matrix}

Die Funktion eines Teilchens als Säure oder als Base hängt also vom Reaktionspartner ab. Die Gewohnheit, dass man, ohne den Reaktionspartner zu nennen, von Säuren oder Basen spricht, rührt daher, dass man dabei zunächst Wasser als Lösungsmittel und Reaktionspartner voraussetzt. Ein Stoff, der sich in Wasser als Säure verhält, kann in einem nichtwässrigen System durchaus als Base fungieren wie zum Beispiel wasserfreie Salpetersäure in reiner Schwefelsäure:

\begin{matrix} H N O_{3} + H_{2} S O_{4} & ⇌ & H_{2} N O_{3}^{+} + H S O_{4}^{-} \end{matrix}

Säuren zeigen nur dann ihre Eigenschaft Protonen abzugeben, wenn auch ein Protonenakzeptor, eine Base vorhanden ist. So leitet eine Lösung von Chlorwasserstoff in Kohlenwasserstoffen den elektrischen Strom nicht, weil die Kohlenwasserstoffe keine Tendenz zur Protonenaufnahme besitzen; HCl liegt in der Lösung molekular und nicht in Form von Ionen wie in wässriger Lösung vor. Mit den Begriffen Säure und Base werden also eigentlich keine stofflichen Eigenschaften, sondern die Funktionen von Stoffen oder Teilchen beschrieben.