1/51. Protolysereaktion HCl + H2O + Protonenakzeptor: Ein H2O-Molekül. Protonendonator: Ein HCl-Molekül

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1 Protolysereaktion HCl + H2O + 1/51 - Protonendonator: Ein HCl-Molekül Protonenakzeptor: Ein H2O-Molekül

2 Protolyse + 2/51 - Protolyse: Ein Proton "wandert" von einem Protonendonator zu einem Protonenakzeptor. Protonendonator: Ein HCl-Molekül Protonenakzeptor: Ein H2O-Molekül

3 Protolyse + 3/51 X:H H + Y: Protonendonatoren Verbindungen, bei denen ein H-Atom an ein elektronegatives Atom kovalent gebunden ist (stark polare Bindung wie Cl-H, F-H, O-H etc.). Wird das Proton abgegeben, so verbleiben die beiden Bindungselektronen beim Donator (heterolytische Bindungsspaltung); es entsteht ein negatives Anion. - X:H X + H +

4 Protolyse + 4/51 X:H H + Y: Protonenakzeptoren Atome, Moleküle oder Ionen, bei denen ein elektronegatives Atom (O, N, Cl, F etc.) ein freies Elektronenpaar zur Verfügung stellt, an das ein Proton "andocken" kann. Ist der Protonenakzeptor elektrisch neutral, so entsteht ein positives Kation. - Y: + H + Y:H Y: + H + Y:H +

5 5/51 Säuren und Basen + X:H H + Y: Säure = Protonendonator Base = Protonenakzeptor

6 Versuch mit Ammoniak und Salzsäure + 6/51 konz. HCl-Lösung konz. NH3-Lösung

7 Versuch mit Ammoniak und Salzsäure Bildung eines weißen Nebels + 7/51 konz. HCl-Lösung konz. NH3-Lösung

8 Versuch mit Ammoniak und Salzsäure Bildung eines weißen Nebels + 8/51 Cl:H :NH3

9 Versuch mit Ammoniak und Salzsäure Bildung eines weißen Nebels + + H:NH3 Cl: - 9/51 Cl:H :NH3

10 Versuch mit Ammoniak und Salzsäure 10/ HCl + NH3 Cl + NH4 Protonendonator Protonenakzeptor

11 Versuch mit Ammoniak und Salzsäure 11/ HCl + NH3 Cl + NH4 Protonendonator Protonenakzeptor NH4Cl Ammoniumchlorid, ein Salz

12 Versuch mit Ammoniak und Salzsäure 12/ HCl + NH3 Cl + NH4 Protonendonator Protonenakzeptor NH4Cl Eine Protolyse! Ammoniumchlorid, ein Salz

13 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 13/51

14 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 14/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze.

15 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 15/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze. Diese Erkenntnis ist im Grunde auch heute noch gültig!

16 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 16/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben).

17 17/51 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 1650 GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben). Dann wäre Chlorwasserstoff HCl(g) keine Säure!

18 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 18/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen.

19 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 19/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen. Diese Erkenntnis ist im Grunde auch heute noch gültig - jedenfalls meistens.

20 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 20/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird.

21 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 21/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird. Diese Erkenntnis ist im Grunde auch heute noch gültig - jedenfalls meistens.

22 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 22/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser.

23 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 23/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser. Bei Säuren hatte Arrhenius vollkommen Recht. Bei Basen nicht...

24 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 24/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser SÖRENSEN: Definition des ph-wertes als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration.

25 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 25/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser SÖRENSEN: Definition des ph-wertes als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration. Diese Definition ist immer noch aktuell!

26 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 26/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser SÖRENSEN: Definition des ph-wertes als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration 1923 BRÖNSTED: Säuren sind Protonendonatoren, Basen Protonenakzeptoren.

27 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 27/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser. Diese Definition ist immer noch aktuell - wurde aber von LEWIS und anderen erweitert SÖRENSEN: Definition des ph-wertes als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration 1923 BRÖNSTED: Säuren sind Protonendonatoren, Basen Protonenakzeptoren.

28 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 28/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser SÖRENSEN: Definition des ph-wertes als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration 1923 BRÖNSTED: Säuren sind Protonendonatoren, Basen Protonenakzeptoren LEWIS: Säuren besitzen leere Elektronenwolken, Basen haben freie Elektronenpaare.

29 Der Säure-Begriff im Wandel der Zeit 29/ GLAUBER: Säuren und Basen sind feindlich und einander entgegengesetzt. Werden sie zusammengebracht, bilden sich Salze LAVOISIER: Säuren sind Sauerstoffverbindungen (Nichtmetalloxide, die sich in Wasser gelöst haben) DAVY: Säuren sind Wasserstoffverbindungen LIEBIG: Salze bilden sich, wenn der Wasserstoff durch Metallatome verdrängt wird ARRHENIUS: Säuren geben in wässriger Lösung Protonen ab, Basen dagegen Hydroxid-Ionen. Bei der Neutralisation entsteht daher Wasser SÖRENSEN: Definition des ph-wertes als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration Das ist die modernste und beste Definition von Säuren und Basen BRÖNSTED: Säuren sind Protonendonatoren, Basen Protonenakzeptoren LEWIS: Säuren besitzen leere Elektronenwolken, Basen haben freie Elektronenpaare.

30 Der Säure-Begriff von ARRHENIUS (Nobelpreis 1903) 30/51 Säure: Wasserstoff-Verbindung, die in wässriger Lösung unter Bildung von Protonen H + und Säurerest-Anionen zerfällt. Je höher die Konzentration der Protonen in der Säure, desto stärker sauer ist die Lösung.

31 Der Säure-Begriff von ARRHENIUS (Nobelpreis 1903) 31/51 Säure: Wasserstoff-Verbindung, die in wässriger Lösung unter Bildung von Protonen H + und Säurerest-Anionen zerfällt. Je höher die Konzentration der Protonen in der Säure, desto stärker sauer ist die Lösung. Alle aus dem Alltag bekannten Säuren fallen in diese Kategorie: Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Kohlensäure, Essigsäure, Zitronensäure, Weinsäure etc.

32 Der Base-Begriff von ARRHENIUS (Nobelpreis 1903) 32/51 Base: Verbindung, die in wässriger Lösung unter Bildung von Hydroxid-Ionen OH - und Baserest-Kationen zerfällt. Je höher die Konzentration der Hydroxid-Ionen in der Base, desto stärker basisch ist die Lösung.

33 Der Base-Begriff von ARRHENIUS (Nobelpreis 1903) 33/51 Base: Verbindung, die in wässriger Lösung unter Bildung von Hydroxid-Ionen OH - und Baserest-Kationen zerfällt. Je höher die Konzentration der Hydroxid-Ionen in der Base, desto stärker basisch ist die Lösung. Alle aus dem Alltag bekannten Laugen fallen in diese Kategorie: Natronlauge, Kalilauge, Kalkwasser etc.

34 Der Base-Begriff von ARRHENIUS (Nobelpreis 1903) 34/51 Base: Verbindung, die in wässriger Lösung unter Bildung von Hydroxid-Ionen OH - und Baserest-Kationen zerfällt. Je höher die Konzentration der Hydroxid-Ionen in der Base, desto stärker basisch ist die Lösung. Alle aus dem Alltag bekannten Laugen fallen in diese Kategorie: Natronlauge, Kalilauge, Kalkwasser etc. NaOH(s) Wasser Na + (aq) + OH - (aq)

35 Der Base-Begriff von ARRHENIUS (Nobelpreis 1903) 35/51 Base: Verbindung, die in wässriger Lösung unter Bildung von Hydroxid-Ionen OH - und Baserest-Kationen zerfällt. Je höher die Konzentration der Hydroxid-Ionen in der Base, desto stärker basisch ist die Lösung. Alle aus dem Alltag bekannten Laugen fallen in diese Kategorie: Natronlauge, Kalilauge, Kalkwasser etc. Ca(OH)2(s) Wasser Ca 2+ (aq) + 2 OH - (aq)

36 Der Säure-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 36/51 Säure: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton abgeben kann (Protonendonator).

37 Der Säure-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 37/51 Säure: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton abgeben kann (Protonendonator). Dieser Säure-Begriff ist weitgehend deckungsgleich mit dem Säure-Begriff von ARRHENIUS, bezieht sich aber auf Teilchen und nicht auf Verbindungen und ist daher wesentlich flexibler.

38 Der Säure-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 38/51 Säure: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton abgeben kann (Protonendonator). Dieser Säure-Begriff ist weitgehend deckungsgleich mit dem Säure-Begriff von ARRHENIUS, bezieht sich aber auf Teilchen und nicht auf Verbindungen und ist daher wesentlich flexibler. Salzsäure ist nach BRÖNSTED keine Säure, sondern eine saure Lösung, während Chlorwasserstoff HCl(g) eine Säure ist.

39 Der Base-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 39/51 Base: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton aufnehmen kann (Protonenakzeptor).

40 Der Base-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 40/51 Base: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton aufnehmen kann (Protonenakzeptor). Dieser Base-Begriff unterscheidet sich stark von dem Base-Begriff von ARRHENIUS.

41 Der Base-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 41/51 Base: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton aufnehmen kann (Protonenakzeptor). Dieser Base-Begriff unterscheidet sich stark von dem Base-Begriff von ARRHENIUS. Natriumhydroxid NaOH(s) bzw. Natronlauge NaOH(aq) ist nach BRÖNSTED keine Base!

42 Der Base-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 42/51 Base: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton aufnehmen kann (Protonenakzeptor). Dieser Base-Begriff unterscheidet sich stark von dem Base-Begriff von ARRHENIUS. Natriumhydroxid NaOH(s) bzw. Natronlauge NaOH(aq) ist nach BRÖNSTED keine Base! Das OH - (aq)-ion ist dagegen eine Base, denn es kann ein Proton aufnehmen: OH - (aq) + H + (aq) H2O(l)

43 Der Base-Begriff von BRØNSTED (1923, kein Nobelpreis!) 43/51 Base: Neutrales oder geladenes Teilchen, das ein Proton aufnehmen kann (Protonenakzeptor). Dieser Base-Begriff unterscheidet sich stark von dem Base-Begriff von ARRHENIUS. Natriumhydroxid NaOH(s) bzw. Natronlauge NaOH(aq) ist nach BRÖNSTED keine Base! Das OH - (aq)-ion ist dagegen eine Base, denn es kann ein Proton aufnehmen: OH - (aq) + H + (aq) H2O(l) Das NH3-Molekül ist eine Base, da es ein Proton aufnehmen kann: NH3(aq) + H + (aq) NH4 + (aq)

44 44/51 Der Säure-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Säure: Elektrophile Teilchen mit einer leeren Kugelwolke.

45 45/51 Der Säure-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Säure: Elektrophile Teilchen mit einer leeren Kugelwolke. Dieser Säure-Begriff ist weitreichender als der BRÖNSTED- Begriff. LEWIS-Säuren sind Teilchen, die ein Elektronenpaar anlagern können. Daher bezeichnet man LEWIS-Säuren auch als Elektronenpaar-Akzeptoren.

46 46/51 Der Säure-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Säure: Elektrophile Teilchen mit einer leeren Kugelwolke. Dieser Säure-Begriff ist weitreichender als der BRÖNSTED- Begriff. LEWIS-Säuren sind Teilchen, die ein Elektronenpaar anlagern können. Daher bezeichnet man LEWIS-Säuren auch als Elektronenpaar-Akzeptoren. Ein Chlorwasserstoff-Molekül HCl(g) ist nach LEWIS keine Säure, wohl aber das Proton.

47 47/51 Der Säure-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Säure: Elektrophile Teilchen mit einer leeren Kugelwolke. Dieser Säure-Begriff ist weitreichender als der BRÖNSTED- Begriff. LEWIS-Säuren sind Teilchen, die ein Elektronenpaar anlagern können. Daher bezeichnet man LEWIS-Säuren auch als Elektronenpaar-Akzeptoren. Ein Chlorwasserstoff-Molekül HCl(g) ist nach LEWIS keine Säure, wohl aber das Proton. Auch völlig andere Teilchen wie beispielsweise das H3B- Molekül (Borwasserstoff) oder AlCl3 (Aluminiumchlorid) sind Lewis-Säuren.

48 48/51 Der Base-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Base: Nucleophile Teilchen mit einer doppelt besetzten Kugelwolke.

49 49/51 Der Base-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Base: Nucleophile Teilchen mit einer doppelt besetzten Kugelwolke. Dieser Basen-Begriff ist weitreichender als der BRÖNSTED- Begriff. LEWIS-Basen sind Teilchen, die ein Elektronenpaar zur Verfügung stellen. Daher bezeichnet man LEWIS-Basen auch als Elektronenpaar-Donatoren.

50 50/51 Der Base-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Base: Nucleophile Teilchen mit einer doppelt besetzten Kugelwolke. Dieser Basen-Begriff ist weitreichender als der BRÖNSTED- Begriff. LEWIS-Basen sind Teilchen, die ein Elektronenpaar zur Verfügung stellen. Daher bezeichnet man LEWIS-Basen auch als Elektronenpaar-Donatoren. Ein Chlorid-Ion oder ein Hydroxid-Ion sind sowohl BRÖNS- TED-Basen wir auch LEWIS-Basen.

51 51/51 Der Base-Begriff von LEWIS (1923, für Nobelpreis nominiert) Base: Nucleophile Teilchen mit einer doppelt besetzten Kugelwolke. Dieser Basen-Begriff ist weitreichender als der BRÖNSTED- Begriff. LEWIS-Basen sind Teilchen, die ein Elektronenpaar zur Verfügung stellen. Daher bezeichnet man LEWIS-Basen auch als Elektronenpaar-Donatoren. Ein Chlorid-Ion oder ein Hydroxid-Ion sind sowohl BRÖNS- TED-Basen wir auch LEWIS-Basen. Alkene gehören nicht zu den BRÖNSTED-Basen, wohl aber zu den LEWIS-Basen.

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