Woher weiß ich, ob ein Stoff als Säure oder Base reagiert?

Hallo,

wir schreiben bald Chemie Schulaufgabe. Ich habe heute mal ein paar Übungsaufgaben zu Säure-Base-Reaktionen gemacht. In der Lösung stand die Reaktionsgleichung so:

NaH2PO4 + H2O (Wasser) -> NaHPO4- + H3O+

Das bedeutet ja, dass NaH2PO4 als Säure reagiert, weil es ein H+ abgibt. Aber woher weiß ich, dass der Stoff als Säure reagiert und nicht als Base? Weil Wasser kann ja je nach Reaktionspartner als Säure oder Base reagieren. Also woher weiß ich, wer als was reagiert?

Schonmal danke im Voraus

Answer 1

[DedeM]

Moin,

das weißt du aus Erfahrung oder du kannst das mit Hilfe der sogenannten Säure- und Basenstärke (pK_S- bzw. pK_B-Werte) einschätzen.

Aus Erfahrung weißt du (irgendwann), dass es typische Säuren gibt, zum Beispiel

• „Salzsäure” (HCl)
• „Salpetersäure” (HNO₃)
• „Schweflige Säure” (H₂SO₃)
• „Schwefelsäure” (H₂SO₄)
• „Kohlensäure” (H₂CO₃)
• „Phosphorsäure” (H₃PO₄)
• „Ameisensäure” (H–COOH)
• „Essigsäure” (H₃C–COOH)
• usw.

und du kennst typische Basen wie

• „Natronlauge” (NaOH)
• „Kalilauge” (KOH)
• „Kalkwasser” [Ca(OH)₂]
• „Barytwasser” [Ba(OH)₂]
• Ammoniak (NH₃)
• die Aminogruppe in organischen Verbindungen (R–NH₂)
• usw.

Und mit noch mehr Erfahrung wirst du dann auch noch wissen, dass es saure Salze gibt, zum Beispiel

• Hydrogensulfate (HSO₄^–)
• Dihydrogenphosphate (H₂PO₄^–)
• Ammonium... (NH₄⁺)

und basische Salze wie

• Carbonate (CO₃^2–)
• Phosphate (PO₄^3–)
• Sulfide (S^2–)
• Acetate (H₃C–COO^–)

Aber ob ein Teilchen am Ende als Säure oder Base reagiert, hängt ausschließlich von den Reaktionsbedingungen bzw. den jeweiligen Reaktionspartnern ab.

Alle oben getroffenen Aussagen bezüglich des sauren oder basischen Charakters gelten in Bezug auf Wasser bzw. in wässrigen Lösungen.

In wässrigem Milieu reagiert Salpetersäure als Säure:

HNO₃ + H₂O → H₃O⁺ + NO₃^–

Aber gegenüber Schwefelsäure reagiert Salpetersäure als Base:

H₂SO₄ + HNO₃ ⇌ H₂NO₃⁺ + HSO₄^–

Das liegt daran, dass einerseits Schwefelsäure die stärkere Säure gegenüber Salpetersäure ist, aber andererseits auch daran, dass die protonierte Salpetersäure weiter reagieren kann:

H₂NO₃⁺ ⇌ NO₂⁺ + H₂O

Bei basischen Salzen ist es in wässrigen Lösungen so, dass die entstehenden Anionen den Wassermolekülen Protonen entziehen, so dass Hydroxid-Ionen entstehen, die die Lösung dann basisch machen:

Salzdissoziation:
Na₂CO₃ --[H₂O]--> 2 Na⁺ + CO₃^2–

Folgereaktion im Wasser:
CO₃^2– + H₂O → HCO₃^– + OH^–

Die Stärke einer Säure oder Base kannst du mit Hilfe von pK_S- bzw. pK_B-Werten herausfinden. Dazu gibt es in Büchern oder im Internet mehr oder weniger lange Listen, in denen diese Werte zu finden sind.

Aber ob ein Teilchen konkret als Säure oder Base reagiert, hängt - wie gesagt - von den Umständen ab.

Werfen wir zum Schluss einen Blick auf die Phosphorsäure und ihre Salze:

Ein Phosphorsäure-Molekül hat drei gebundene Wasserstoffatome, die es (theoretisch) als Protonen abspalten kann:

1. Protolyseschritt:
H₃PO₄ → H⁺ + H₂PO₄^–

2. Protolyseschritt:
H₂PO₄^– → H⁺ + HPO₄^2–

3. Protolyseschritt:
HPO₄^2– → H⁺ + PO₄^3–

In Wasser findet der erste Protolyseschritt auf jeden Fall statt. Der zweite auch noch (aber schon nicht mehr ganz vollständig; jedoch immerhin so oft, dass Dihydrogenphosphate saure Salze sind).
Aber der dritte Protolyseschritt findet in einem wässrigen Milieu nicht mehr wirklich statt. Du kannst also sagen, dass die Stufe der Hydrogenphosphate (HPO₄^2–) die der sogenannten Neutralsalze bildet.
Das erkennt man auch daran, dass Phosphatsalze sogar basische Salze sind, die also dem Wasser Protonen entziehen, um so die Stufe des Neutralsalzes zu erreichen:

PO₄^3– + H₂O → HPO₄^2– + OH^–

Aber wenn du Phosphorsäure mit einer ausgewiesenen Base (zum Beispiel Natriumhydroxid) reagieren lässt, findet die vollständige Deprotonierung statt:

H₃PO₄ + 3 NaOH → 3 Na⁺ + PO₄^3– + 3 H₂O

Auch hier siehst du: es kommt alles auf die konkrete Situation an...

Wie gesagt, es gehört Erfahrung dazu, so etwas einschätzen zu können. Die pK_S- bzw. pK_B-Werte geben dir immerhin einen Anhaltspunkt, gelten aber im Grunde nur für wässrige Milieus.

Sorry, eine besser helfende Antwort (oder gar ein sicheres Erkennungsmerkmal) kann ich dir leider nicht bieten.

LG von der Waterkant

Answer 2

[StellFrage1709]

Eine Säure ist ein Protonendonator, das heißt, sie gibt ein Proton (H+) ab.

Eine Base ist ein Protonenakzeptor, das heißt, sie nimmt ein Proton (H+) auf

Wasser ist eine Schwache Säure und da NaH2PO4 eine stärkere Säure ist, übernimmt das Wasser die Rolle der Base.

Es ist dann ein bisschen schwieriger wenn du keine Reaktionsgleichung hast (ich nehme an das war deine Frage).

Hierbei müsstest du gucken ob ein Molekül Proton aufnehmen bzw. abgeben kann.
Außerdem:
OH und COOH Gruppen geben gerne ihre Protonen ab, reagieren daher meistens Säuren. (Ausnahme für -OH z.B. bei Alkohol)
Verbindungen mit Stickstoff (Bsp. NH2) neigen dazu als Basen zu reagieren. Stickstoff hat ein freies Elektronenpaar, das Protonen binden kann, was die basische Natur dieser Verbindungen erklärt.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung

Answer 3

[Luna030E]

Kommt auf den pKS oder pKB Wert an. Je nachdem welcher größer ist reagiert der Stoff als Säure oder Base. Außerdem können viele Stoffe ja zum Beispiel gar kein Proton abgeben und können dadurch nur als Base fungieren

Comments

[Basilisk41]

Hallo vielen Dank für die schnelle Antwort. Wo finde ich den pKS oder pKB Wert?

[Luna030E]

@Basilisk41

Im Buch und meistens in der Klausur gegeben falls du es brauchst. Ist eine ewig lange Tabelle die man nicht auswendig können muss

[Basilisk41]

@Luna030E

alles klar danke