Säuren und Basen nach Brönsted

Säuren sind ÄTZEND, Laugen sind ÄTZEND, ist doch alles irgendwie EINE Soße, oder? Eben NICHT! Chemisch gesehen sind "Säuren und Laugen" (beziehungsweise "Basen") genau das Gegenteil voneinander! Das wird klar, wenn wir uns deren "Definition nach Brönsted" ansehen. Auf geht's! "Johannes Nicolaus Brønsted" war ein dänischer Chemiker. Auf Deutsch schreiben wir seinen Namen einfach mit <ö>. Von "Säuren und Basen" solltest du bereits die Definition von seinem schwedischen Zeitgenossen "Svante Arrhenius" kennen: Nach Arrhenius waren SÄUREN so definiert, dass diese in wässriger Lösung zu einem Wasserstoff-Ion und einem Säurerest dissoziieren, während BASEN zu Metall- und Hydroxid-Ionen zerfallen. Aber das konnte nicht die ganze Wahrheit sein – wie Brönsted erkannte.Denn einerseits waren bereits Säure-Base-Reaktionen bekannt, die NICHT in wässriger Lösung ablaufen, andererseits gibt es auch Basen, in denen gar kein Hydroxid gebunden ist. AMMONIAK ist hier das Paradebeispiel: Es reagiert mit Wasser, dabei entsteht ein Hydroxid-Ion – also eindeutig eine basische Reaktion! Hier dissoziiert aber doch gar nichts, oder? Jedenfalls enthält Ammoniak gar kein "O-H-minus". Brönsted hat durchschaut, was da vor sich geht. Seine "Säure-Base-Theorie" stellt eine Erweiterung der Sichtweise von Arrhenius dar. Das sieht dann SO aus: SÄUREN dissoziieren erstmal genau wie wir das schon kennen. Ein Wasserstoff-Ion ist dabei nichts anderes als ein einzelnes PROTON und das ist für Brönsted der springende Punkt! Laut seiner Definition geben Säuren Protonen AB. Sie sind Protonen-DONATOREN. Die Tatsache, dass die Dissoziation in "wässriger Lösung" stattfindet, wird nun bei Brönsted direkt als REAKTION mit Wasser formuliert. Denn das abgegebene Proton kann nicht einzeln vorliegen; es wird von einem Wassermolekül aufgenommen. So bildet sich ein Oxoniumion, "H-drei-O-plus". Das ist bei "Salzsäure" so, klappt aber genauso für ZWEI Protonen, beispielsweise bei "Schwefelsäure". Okay, aber warum ist nun "Ammoniak" eine BASE? Wie du siehst, nimmt es von Wasser ein Proton AUF, um das "Ammonium-Ion" zu bilden. Basen nehmen also Protonen AUF. Sie sind Protonen-AKZEPTOREN. Wenn wir nochmal die ALLGEMEINEN Reaktionen von Säuren und Basen vergleichen, fällt auf, dass Wasser im ersten Fall ein Proton AUFnimmt, und damit das Gegenstück zur Säure darstellt – also eine BASE ist. Im zweiten Fall übernimmt Wasser jedoch die Rolle der SÄURE, gibt also ein Proton AB. Das zeigt zum einen, dass Wasser ein Stoff ist, der sowohl sauer als auch basisch (also alkalisch) reagieren kann: ein sogenannter "Amphotér". Zum anderen wird deutlich, dass es zu jeder Säure immer eine Base geben muss (und umgekehrt), wenn diese reagieren. Diese Rolle muss aber nicht zwingend immer Wasser übernehmen. "Chlorwasserstoff" kann beispielsweise auch direkt mit Ammoniak reagieren, wenn beide Stoffe gasförmig vorliegen. Das ist eine "Säure-Base-Reaktion" ganz ohne Wasser – ein "Protonenübergang". Ohne Wasser verbinden sich die beiden Ionen dann direkt zu einem Salz: "Ammoniumchlorid". Das wirft allerdings eine neue Frage auf: Könnte die Reaktion nicht auch UMGEKEHRT stattfinden? Dann wäre das "Ammonium-Ion" eine SÄURE, die ein Proton an die BASE (das "Chlorid-Ion") abgibt. Das wäre also AUCH ein "Protonenübergang", wodurch "H-C-L" und "Ammoniak" entstehen würden. Tja, zu einem gewissen Teil findet diese Reaktion auch statt. Wir haben hier zwei sogenannte "korrespondierende Säure-Base-Paare", aus denen sich die Säure-Base-Reaktion zusammensetzt. Es stellt sich ein "chemisches Gleichgewicht" zwischen den beteiligten Stoffen ein. Das heißt NICHT, dass alle Stoffe in der gleichen Menge vorliegen. Es bedeutet lediglich, dass sich ein bestimmtes Mengenverhältnis der Stoffe einpendelt, je nach äußeren Bedingungen. HIER liegt der Schwerpunkt sehr stark auf der RECHTEN Seite; das heißt, nahezu die gesamte Menge Chlorwasserstoff und Ammoniak reagieren zu Ammoniumchlorid. Okay, aber woher weiß man, was die korrekten Säure-Base-Paare sind? Könnte "N-H-drei" nicht auch als SÄURE reagieren und ein Proton ABgeben? Theoretisch wäre das möglich. Aber das passiert nicht, weil "H-C-L" die viel STÄRKERE Säure ist. Um eine STARKE Säure von einer SCHWACHEN zu unterscheiden, gehen wir noch einmal zurück zur Reaktion mit Wasser. Bei einer starken Säure wie "H-C-L" reagieren praktisch ALLE Teilchen der Säure und geben Protonen ab. Die Säure liegt "vollständig dissoziiert" vor. Bei einer schwachen Säure, beispielsweise "Kohlensäure", reagiert dagegen nur ein TEIL der Teilchen mit Wasser. Das kann man messen. Und du könntest es auch spüren, denn während du Kohlensäure im Wasser noch trinken kannst, solltest du das bei Salzsäure AUF GAR KEINEN FALL ausprobieren! Auch bei Basen kann diese Unterscheidung gemacht werden. "Ammoniak" ist eher eine SCHWACHE Base. WASSER ist als Amphotér sowohl eine sehr schwache Säure als auch Base: Es reagiert sozusagen mit sich selbst. Das ist die "Autoprotolyse des Wassers". Wenn du also die STARKEN Säuren und Basen kennst, weißt du, welche Rolle die SCHWÄCHEREN Vertreter (allen voran "Wasser") in einer Reaktion mit diesen einnehmen werden. In der Schule gibt's da ein paar gängige Kandidaten, die du dir HIER einmal ansehen kannst. Und damit fassen wir zusammen: Nach der Säure-Base-Theorie von "Brönsted", sind "Säuren" Protonen-DONATOREN, geben also Wasserstoff-Ionen AB. "Basen" sind Protonen-AKZEPTOREN, nehmen also Wasserstoff-Ionen AUF. Säure-Base-Reaktionen sind "Protonenübergänge", die sich aus zwei "korrespondierenden Säure-Base-Paaren" zusammensetzen. Nur STARKE Säuren und Basen "dissoziieren vollständig". Sie sind ausschlaggebend dafür, welche Rolle die jeweils anderen Reaktanten einnehmen und wo der Schwerpunkt des "chemischen Gleichgewichts" der Reaktion liegt. Und am Ende kann es sogar sein, dass zwei total ätzende Stoffe so GEGENSÄTZLICH sind, dass sie sich komplett NEUTRALISIEREN!