Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Säuren spenden H +; Basen spenden OH-
- Arrhenius-Säuren und -Basen verbinden sich zu Salzen
- Brønsted-Lowry verallgemeinert die Säure-Base-Reaktion
- Lewis verallgemeinert noch mehr
Chemiker haben drei getrennte Theorien für eine Säure und eine Base, aber es gibt keine Uneinigkeit darüber, dass sie sich gegenseitig neutralisieren. Wenn sie sich in einer Wasserlösung vereinigen, produzieren sie ein Salz. Säuren und Basen können sich jedoch auf andere Weise verbinden, und wenn dies der Fall ist, ist das Produkt nicht immer ein Salz. Wenn Sie beispielsweise Ammoniak mit Zink versetzen, entsteht bei der Reaktion ein komplexes Ion. Bis zur Einführung der Lewis-Theorie der Säuren und Basen wäre dies nicht einmal als Säure / Base-Reaktion gewertet worden.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
In wässrigen Lösungen neutralisieren sich Säuren und Basen gegenseitig und bilden ein Salz. Säure-Base-Reaktionen, die in Wasser nicht auftreten, produzieren normalerweise auch Salze, aber sie können auch komplexe Ionen produzieren.
Säuren spenden H +; Basen spenden OH-
Nach einer Theorie von Svante Arrhenius. Als Nobelpreisträger für Physik und Chemie spendet eine Säure in Lösung ein H+ im Wasser. Die Ionen schweben nicht frei herum, sondern binden sich an Wassermoleküle, um Hydroniumionen zu bilden (H3O+). Der pH-Wert einer Lösung, der sich auf die "Kraft des Wasserstoffs" bezieht, ist ein Maß für die Anzahl dieser vorhandenen Ionen. Der pH-Wert ist ein negativer Logarithmus der Konzentration. Je niedriger der pH-Wert, desto höher die Konzentration dieser Ionen und desto saurer die Lösung. Basen spenden dagegen Hydroxid (OH-) Ionen. Wenn eine Lösung einen überwiegenden Anteil an Hydroxidionen aufweist, liegt ihr pH-Wert über 7 (Neutralpunkt) und die Lösung ist alkalisch. Säuren und Basen, die sich auf diese Weise verhalten, werden als Arrhenius-Säuren und -Basen bezeichnet. Chlorwasserstoff (HCl) ist ein Beispiel für eine Arrhenius-Säure und Natriumhydroxid (NaOH) ist eine Arrhenius-Base.
Arrhenius-Säuren und -Basen verbinden sich zu Salzen
Wenn Sie eine Arrhenius-Säure und -Base in derselben Lösung kombinieren, bilden die positiv geladenen Hydroniumionen zusammen mit den Hydroxidionen Wasser und die verbleibenden Ionen bilden zusammen ein Salz. Wenn sich alle verfügbaren Ionen auf diese Weise verbinden, wird die Lösung pH-neutral, was bedeutet, dass sich Säure und Base gegenseitig neutralisieren. Das bekannteste Beispiel ist das Auflösen von Chlorwasserstoff und Natriumhydroxid in Lösung zur Herstellung von freiem Natrium (Na+) und Chlorid (Cl-) Ionen. Sie verbinden sich zu NaCl oder Kochsalz. Diesen Vorgang nennt man Hydrolyse.
Brønsted-Lowry verallgemeinert die Säure-Base-Reaktion
Ein Chemikerpaar, Johannes Nicolaus Brønsted und Thomas Martin Lowry, führten 1923 unabhängig voneinander ein allgemeineres Konzept von Säuren und Basen ein. In ihrer Theorie ist eine Säure eine Verbindung, die ein Proton (H+) während eine Base eine Verbindung ist, die eine annimmt. Dieses Konzept erweitert die Arrhenius-Definition, um Säure-Base-Reaktionen zu berücksichtigen, die in wässriger Lösung nicht auftreten. Beispielsweise ist gemäß der Brønsted-Lowry-Definition die Reaktion zwischen Ammoniak und Chlorwasserstoff zur Herstellung des Salzes Ammoniumchlorid eine Säure-Base-Reaktion, bei der keine Hydronium- oder Hydroxidionen ausgetauscht werden. Es wäre keine Säure-Base-Reaktion im Sinne der Arrhenius-Definition. Bronsted-Lowry-Säure-Base-Reaktionen produzieren nicht immer Wasser, aber sie produzieren immer noch Salze.
Lewis verallgemeinert noch mehr
Ebenfalls 1923 übernahm G.N. Lewis von UC Berkeley änderte die Definition von Säuren und Basen, um Reaktionen zu berücksichtigen, die mit dem Brønsted-Lowry-Konzept nicht erklärt werden konnten. In der Lewis-Theorie sind Basen Elektronenpaardonoren, während Säuren Elektronenpaarakzeptoren sind. Dieses Konzept hilft, Reaktionen, die nicht nur zwischen Feststoffen und Flüssigkeiten, sondern auch zwischen Gasen auftreten, als Säure-Base-Reaktionen zu erklären. In dieser Theorie ist das Reaktionsprodukt möglicherweise kein Salz. Beispielsweise erzeugt die Reaktion zwischen Zinkionen und Ammoniak Tetraaminzink, ein komplexes Ion.
Zn2++ 4NH3→4+.