Säure/Basen Theorien

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1 Säure/Baen Theorien Theorie Arrheniu/Otwald (Dioziationtheorie Säuren Geben H ab Baen Geben OH - ab Bröntedt Geben H ab (Protonendonor Nehmen H auf (Protonenakzeptor Lewi Beitzen Elektronenlücken, die ein Elektronenpaar unter Bildung einer koordinativen Bindung aufnehmen können Beitzen freie Elektronenpaare

2 Beipiele Theorie Arrheniu/Otwald (Dioziationtheorie Säuren HCl, H SO 4 Baen OH, NaOH, NH 4 OH Bröntedt Lewi HCl H Cl - H - H 3 PO 4 H PO 4 NH 4 Fe(H O 6 3 Ag CN - H NH 3 H Fe(OH(H O 5 BF 3 NH 3 H 3 N BF 3 [Ag(CN ] -

3 Stärken von Säuren und Baen Stärke einer Säure/Bae über GGW-ontante der Reaktion mit Löungmittel (Waer HB H O H 3 O B - B - H O OH - HB 3O c(b B c(oh B c(b b p lg p b lg b Waer kann al Säure oder Bae fungieren (Ampholyt

4 Beziehung zwichen und b HB H O H 3 O B - B - H O OH - HB H O H O HB B - B - HB OH - H 3 O H O H O OH - H 3 O b * b w 14 b w 1 mol l p p b p w 14

5 Säure p -Werte einiger korrepondierender Säure/Bae-Paare in Waer (5 C Bae H p HClO 4 HI ClO 4 - I - H H ~ -1 ~ -1 tarke Säuren (p < HBr Br - H ~ -9 HCl Cl - H ~ -7 H SO 4 HSO 4 - H ~ -3 HClO 3 ClO - 3 H -,7 HNO 3 NO - 3 H -1,4 H 3 O SO H O H O HSO - 3 H H 1,9 mitteltarke Säuren ( < p < 4 HSO 4 - SO 4 - H 1,9 H 3 PO 4 H PO 4 - H 1,96 [Fe(H O 6 ] 3 [Fe(H O 5 (OH] 3 H,46 HAc CO H O Ac - HCO - 3 H H 4,75 6,5 chwache Säuren (4 < p < 1 H PO 4 - HPO 4 - H 7,1 NH 4 NH 3 H 9,5 HCO 3 - HPO 4 - CO - 3 PO 3-4 H H 1,4 1,3 ehr chwache Säuren (1 < p < 14 H O OH - H 14 NH 3 NH - H ~3 überau chwache Säuren (p > 14

6 Der -Wert lg a(h lg a(h lg poh lg a(oh lg c(oh Näherung mit gilt für verdünnte Syteme 7 14 auer alkalich 14 7 poh

7 -Wert-Berechnung: tarke Säure/Bae Starke Säuren liegen volltändig dioziiert vor HB H O H 3 O B - lg lgc S poh lg c(oh lgc B p W lgc B 14 lgc B

8 Beipiele -Wert von HCl,,1 mol/l: lgc S lg,1 -Wert von OH,,5 mol/l: p W lgcb 14 lg,1 13

9 -Wert-Berechnung: chwache Säure/Bae HB H O H 3 O B - I II III c(b B B c(b c(b C Einetzen von II und III in I: C C Exakte Löung 4 C x px q x 1, p ± p 4 q

10 -Wert-Berechnung: chwache Säure/Bae Vereinfachung: c(b - in II wird vernachläigt: I c(b B II III B c(b c(b C Vereinfacht : B C C C bzw. 1 (p S lgc

11 -Wert-Berechnung: chwache Säure/Bae Entprechend für chwache Baen: c(oh W B B C C bzw (p B lgc

12 Beipiele -Wert von Eigäure,,1 mol/l (p S 4,75: 1 (p lgc 1 (4,75 lg,1 S,875 C 4 ;,8779 -Wert von NaAc,,1 mol/l (p S (HAc4,75 > p B (Ac - 9,5: (p B lgc 14 (9,5 lg,1 8,88

13 Pufferyteme Eine Löung, einer chwachen Säure/Bae und ihrer zugehörigen korrepondierenden Bae/Säure wird Puffer genannt. Sie ändert den -Wert bei Säure/Baenzugabe nur wenig Beipiele: HAc / NaAc NH 4 Cl / NH 3 HB H O H 3 O B - c(b B p S B lg c(b p S B c(b n(hb lg n(b Da die Hydrolye von HB bzw. B - nur in geringem Umfang abläuft kann man B und c(b - gleich der Augangkonzentration etzen

14 Beipiele für Pufferyteme Sytem Pufferbereich HAc / NaAc 4,75 ± 1 NH 3 / NH 4 Cl 9,5 ± 1 NaH PO 4 / Na HPO 4 7 ± 1 H CO 3 / NaHCO 3 Pufferytem de Blute 7,5 ± 1

15 Beipiel Ein HAc/NaAc Puffer mit dem -Wert 5 oll hergetellt werden. Wieviel NaAc mu man dafür zu 1 ml HAc,,1 mol/l geben? n(ac n(ac m(naac Ac c(ac n(hac Ac V n(ac n(hac n(ac 1 4,75 M (NaAc moll n(b 1 n(hac 1,1moll,1 l,1778 mol moll,1778 mol 8,3g mol 1 1,46g

16 Beipiel Zu einer Löung von 1 ml NH 4 Cl,1 mol/l gibt man 5 ml NaOH, 1 mol/l. Welcher -Wert tellt ich ein? NH 4 Cl NaOH NH 3 H O NaCl Nach der Zugabe liegt ein NH 4 Cl / NH 3 Pufferytem vor! n(nh n(nh n(nh p n(naoh n,1mol l lg (NH 4 n(nh n(nh n(nh 1 c(naoh V c(nh 9,5 lg 1moll 4,1l,5 mol V 1 n(nh,5 mol,5 mol,5 mol,5l,5 mol 3 9,5

17 Titrationkurve tarke Säure/tarke Bae Titration von 1 ml HCl,,1 mol/l mit NaOH,,1 mol/l (Volumenänderung wird nicht berückichtigt HCl NaOH H O NaCl Zuatz NaOH % Neutraliation C(H 3 O [mol/l] ml, ml 5,5 1,3 9 ml 9,1 99 ml 99,1 3 99,9 ml 99,9,1 4 1 ml 1? 7

18 Titrationkurve tarke Säure/tarke Bae Quelle: U.R. unze, G. Schwedt, Grundlagen der qualitativen und quantitativen Analye, Georg Thieme Verlag

19 Titrationkurve chwache Säure/tarke Bae Start: HAc H O H 3 O Ac - -Wert entpricht dem von Eigäure (,1 mol l -1 5 % Umatz: HAc,5 NaOH,5 HAc,5 NaAc,5 H O Pufferytem liegt vor, weil NaOH mit HAc zu NaAc reagiert! x Umatz: HAc x NaOH 1-x HAc x NaAc x H O Äquivalenzpunkt (1% Umatz: HAc NaOH NaAc H O

20 Berechnung der Punkte (Annahme kontante Volumen! Start: (-Wert von HAc,,1 mol l -1 (p 4,75: 1 (p lgc 1 (4,75 lg,1 S,88 5% Umatz: (-Wert eine Puffer HAc/NaAc,,1 mol l -1 Verhältni 1:1: Ac,5moll 1 ; c(ac,5moll 1 p S lg Ac c(ac 4,75 lg,5moll,5moll 1 1 4,75

21 Berechnung der Punkte (Annahme kontante Volumen! Allgemein: (x Umatz Wert eine HAc/NaAc Puffer, Verhältni 1-x : x Ac c(ac p 1 x x S Ac lg c(ac Äquivalenzpunkt: (1% Umatz -Wert einer NaAc-Löung,,1 mol l -1 1 x 4,75 lg x p B p 14 W 1 p (p B S 14 4,75 lgc 14 9,5 1 (9,5 lg,1 8,88

22 Titrationkurve chwache Säure/tarke Bae Quelle: U.R. unze, G. Schwedt, Grundlagen der qualitativen und quantitativen Analye, Georg Thieme Verlag

23 Säure-Bae Indikatoren Indikatoren: Schwache Säuren oder Bae, bei denen die Säureform eine andere Farbe al die Baenform hat HInd H O H 3 O Ind - Umchlagpunkt ( ½ : Ind c(ind - Ind 1 ps(hind lg c(ind p S (HInd Umchlagbereich: Bereich in dem viuell erkennbar ein Umchlag zwichen den Grenzformen erfolgt. (Abhängig vom jeweiligen Indikator ps (HInd ± 1

24 Säure-Bae Indikatoren Quelle: U.R. unze, G. Schwedt, Grundlagen der qualitativen und quantitativen Analye, Georg Thieme Verlag

25 Beipiel: Methylrot COO - N N N H OH - H COO- N N N COO - N N N H rot gelb Umchlagbereich 4,4 6,

26 HO Beipiel: Phenolphtalein O O HO O O OH - H O COO - O COO - Im Sauren farblo, im baichen violett, Umchlag 8, - 1,