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Wie werden Wasserstoffionen von Basen produziert?

Es gibt drei Hauptklassifikationen von Substanzen, die als Säuren oder Basen bekannt sind. Diese Theorie wurde 1883 von Svante Arrhenius entwickelt. Später wurden zwei differenziertere und allgemeinere Theorien vorgeschlagen. Die Lewis-Theorie wird an anderer Stelle diskutiert. 1884 schlug der schwedische Chemiker Svante Arrhenius zwei spezifische Klassifikationen von Verbindungen vor; Säuren und Basen. Beim Auflösen in einer wässrigen Lösung wurden bestimmte Ionen in die Lösung freigesetzt. Dieser Prozess wird in einer chemischen Gleichung durch Zugabe von H 2 O zur Reaktantenseite dargestellt.

Bildung der Hydroniumionengleichung:. Diese Theorie beschreibt erfolgreich, wie Säuren und Basen miteinander zu Wasser und Salzen reagieren.

Eine Arrhenius-Base ist eine Verbindung, die die Konzentration der OH-Ionen erhöht, die bei Zugabe zu Wasser vorhanden sind. Die Dissoziation wird durch die folgende Gleichung dargestellt: Das Wasserstoffion in wässriger Lösung ist nicht mehr als ein Proton, ein bloßer Kern.

Obwohl es nur eine einzige Einheit positiver Ladung trägt, konzentriert sich diese Ladung auf ein Raumvolumen, das nur etwa ein Hundertmillionstel so groß ist wie das Volumen, das das kleinste Atom einnimmt.

Stellen Sie sich einen Kiesel mitten in einem Sportstadion vor! Die resultierende außerordentlich hohe Ladungsdichte des Protons zieht es stark an jeden Teil eines nahe gelegenen Atoms oder Moleküls an, in dem ein Überschuss an negativer Ladung vorhanden ist.

Die Arrhenius-Theorie hat viel mehr Einschränkungen als die beiden anderen Theorien. Dies erklärt jedoch nicht die schwache Base Ammoniak NH 3, die in Gegenwart von Wasser Hydroxidionen in Lösung freisetzt, aber kein OH - selbst enthält. Salzsäure wird sowohl durch Natriumhydroxidlösung als auch durch Ammoniaklösung neutralisiert. In beiden Fällen erhalten Sie eine farblose Lösung, die Sie zu einem weißen Salz kristallisieren können - entweder Natriumchlorid oder Ammoniumchlorid. Dies sind eindeutig sehr ähnliche Reaktionen.

Die vollständigen Gleichungen sind: Im Fall von Natriumhydroxid reagieren Wasserstoffionen aus der Säure mit Hydroxidionen aus dem Natriumhydroxid - gemäß der Arrhenius-Theorie. Im Ammoniakfall gibt es jedoch keine Hydroxidionen! Sie können dies umgehen, indem Sie sagen, dass Ammoniak, wenn es mit dem Wasser reagiert, in Ammoniumionen und Hydroxidionen gelöst wird.

Trotzdem gibt es dort Hydroxidionen, und wir können dies in die Arrhenius-Theorie einfließen lassen. Dieselbe Reaktion findet jedoch auch zwischen Ammoniakgas und Chlorwasserstoffgas statt.

In diesem Fall befinden sich keine Wasserstoffionen oder Hydroxidionen in Lösung - da keine Lösung vorhanden ist. Die Arrhenius-Theorie würde dies nicht als Säure-Base-Reaktion betrachten, obwohl sie das gleiche Produkt produziert wie zu dem Zeitpunkt, als die beiden Substanzen in Lösung waren. Aufgrund dieses Mangels versuchten spätere Theorien, das Verhalten von Säuren und Basen auf neue Weise besser zu erklären. In dieser Theorie ist eine Säure eine Substanz, die ein Proton wie in der Arrhenius-Theorie freisetzen kann, und eine Base ist eine Substanz, die ein Proton aufnehmen kann.

Für eine gegebene Säure oder Base sind diese Gleichgewichte durch das Wasserdissoziationsgleichgewicht verbunden: Es kann leicht gezeigt werden, dass das Produkt der Säure- und Basendissoziationskonstanten K a und K b K w ist.

Alle anderen Säuren sind "schwache Säuren", die in wässriger Lösung unvollständig ionisiert sind. Säuren und Basen, die vollständig dissoziieren, sollen starke Säuren sein, z.

Das heißt, a 1. Umgekehrt dissoziieren schwache Säuren wie Essigsäure CH 3 COOH und schwache Basen wie Ammoniak NH 3 in Wasser nur geringfügig - typischerweise einige Prozent, abhängig von ihrer Konzentration und existieren meist als nicht dissoziierte Moleküle. Dies ist nachstehend für Essigsäure und ihre konjugierte Base, das Acetatanion, dargestellt.

Starke und schwache Basen werden wie Säuren nach dem Ausmaß ihrer Ionisation klassifiziert. Starke Basen dissoziieren in wässriger Lösung fast oder vollständig. Ähnlich wie bei starken Säuren gibt es nur sehr wenige gemeinsame starke Basen. Schwache Basen sind molekulare Verbindungen, bei denen die Ionisation nicht vollständig ist. Jede Säure oder Base ist technisch gesehen auch eine konjugierte Säure oder konjugierte Base; Diese Begriffe werden einfach verwendet, um Arten in Lösung i zu identifizieren.

Wie definiert man Säuren und Basen? In der Chemie wurden Säuren und Basen durch drei Theorien unterschiedlich definiert. Die Lewis-Theorie von Säuren und Basen besagt auch, dass Säuren Elektronenpaarakzeptoren sind, während Basen Elektronenpaardonoren sind. Säuren und Basen können durch ihre physikalischen und chemischen Beobachtungen definiert werden. Diese Skala wird durch die folgende Formel gezeigt:

Die pH-Skala wird häufig in einem Bereich von 1 bis 14 gemessen, dies ist jedoch falsch. Weitere Informationen finden Sie unter pH. Etwas mit einem pH-Wert von weniger als 7 zeigt saure Eigenschaften an und mehr als 7 zeigt basische Eigenschaften an.

Ein pH-Wert von genau 7 ist neutral. Abbildung 4. Die pH-Skala zeigt, dass Substanzen mit einem pH-Wert von mehr als 7 basisch und einem pH-Wert von weniger als 7 sauer sind.

Die Lewis-Theorie von Säuren und Basen besagt, dass Säuren als Elektronenpaarakzeptoren und Basen als Elektronenpaardonoren wirken. Diese Definition erwähnt im Gegensatz zu den anderen Definitionen überhaupt nichts über das Wasserstoffatom. Es geht nur um die Übertragung von Elektronenpaaren. Betrachten Sie das folgende Beispiel, um diese Theorie zu demonstrieren.

Dies ist eine Reaktion zwischen Ammoniak NH 3 und Bortrifluorid BF 3. Da hier keine Übertragung von Wasserstoffatomen stattfindet, ist klar, dass es sich um eine Lewis-Säure-Base-Reaktion handelt.

Bei dieser Reaktion hat NH 3 ein einzelnes Elektronenpaar und BF 3 ein unvollständiges Oktett, da Bor nicht genügend Elektronen um sich herum hat, um ein Oktett zu bilden. Figure 2. Die Lewis-Strukturen von Ammoniak und Bortrifluorid. Da Bor nur 6 Elektronen hat, kann es 2 weitere aufnehmen.

BF 3 kann als Lewis-Säure wirken und das Elektronenpaar aus dem Stickstoff in NH 3 aufnehmen, das dann eine Bindung zwischen dem Stickstoff und dem Bor bildet.

Figure 3. Dies wird als Säure-Base-Reaktion angesehen, bei der die NH 3 -Base das Elektronenpaar an BF 3 abgibt. Eine besondere Eigenschaft von Säuren und Basen ist ihre Fähigkeit, die Eigenschaften des anderen zu neutralisieren. Ein weiteres Produkt einer Neutralisationsreaktion ist eine ionische Verbindung, die als Salz bezeichnet wird. Daher ist die allgemeine Form einer Säure-Base-Reaktion: Informationen zu dieser experimentellen Reaktion finden Sie unter dem YouTube-Videolink im Abschnitt "Referenzen". Titrationen werden mit Säuren und Basen durchgeführt, um ihre Konzentrationen zu bestimmen.

Am Äquivalenzpunkt entspricht die Molzahl der Säure der Molzahl der Base. Dies zeigt an, dass die Reaktion neutralisiert wurde. Zum Beispiel 30 ml von 1. Die HCl-Konzentration muss bestimmt werden. Am Äquivalenzpunkt:. Um die Molarität von HCl zu ermitteln, geben Sie die angegebenen Daten in die obige Gleichung ein. Welche der folgenden Verbindungen ist eine starke Säure?

Es gibt 6 starke Säuren und alle anderen Säuren gelten als schwach. HNO 3 ist eine dieser 6 starken Säuren, während NH 3 tatsächlich eine schwache Base ist. Sie alle geben Protonen ab. Beachten Sie im Fall von HPO 4 2- die folgende Gleichung: Betrachten Sie nun die folgende Gleichung: Somit ist HPO 4 2 - eine Säure und eine Base zusammen, was es amphoter macht. Eine 50 ml Lösung von 0. Wie hoch war die Konzentration der HCl? Da die Anzahl der Mol Säure gleich der Anzahl der Mol Base bei der Neutralisation ist, wird die folgende Gleichung verwendet, um die Molarität von HCl zu ermitteln:

Bei der folgenden Säure-Base-Neutralisation 2. Berechnen Sie die Molarität der basischen Lösung. Zunächst muss die Molzahl der Säure berechnet werden.

Dies erfolgt unter Verwendung der Molmasse von HBr zur Umwandlung von 2. Da dies eine Neutralisationsreaktion ist, entspricht die Molzahl der Säure HBr der Molzahl der Base NaOH bei der Neutralisation:

Die Molarität von NaOH kann nun bestimmt werden, da die Molmenge gefunden und das Volumen angegeben wird. Konvertieren Sie 22. NH 3 dissoziiert jedoch nicht wie die anderen in Wasser. Stattdessen nimmt es ein Proton aus Wasser und wird zu NH 4, während Wasser zu einem Hydroxid wird. Daher lautet die richtige Antwort 1 NH 3. Jim Clark Chemguide. Die Arrhenius-Theorie der Säuren und Basen 1884 schlug der schwedische Chemiker Svante Arrhenius zwei spezifische Klassifikationen von Verbindungen vor; Säuren und Basen.

Bildung der Hydroniumionengleichung:

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