| Zitat (Heiabutzi @ 26.07.2009 01:07:55) |
| Säure und Lauge ergeben doch ein neutrales Gemisch, sofern ich im Chemieunterricht aufgepaßt habe, oder? :hmm: |
Nach Zusammengeben ist das kein Gemisch der Ausgangskomponenten mehr.
Hier erfolgt eine chemische Reaktion. ;) siehe ganz unten von dem Beitrag.
Jetzt aber erstmal etwas Nachhilfe zur physikalischen Chemie der Säuren, Laugen und Wasser:
Säure liegt in Wasser als Gleichgewicht zwischen dissoziierter ionogener Form (S- + H+) und der undissoziierten Form (SH) vor. Für Basen gilt Analoges.
Säure:
SH = S- + H+
(S ist Säurerest, im Falle von Salzsäure Cl; das Gleichheitszeichen ist als Doppelpfeil nach links und rechts zu lesen)
Base:
BOH = B+ + OH-
(B ist Basenrest, für Natronlauge Na z.B.; Gleichheitszeichen wie oben interpretieren)
Je nach Stärke der Säure/Base liegt das Gleichgewicht mehr oder weniger auf der rechten Seite. Starke Säuren sind fast vollständig in die ionogene Form dissoziiert, also Gleichgewicht auf der rechten Seite von obiger Reaktionsgleichung. Bei schwachen Säuren liegen die Protonen, die maximal (H+ und H in der gebundenen Form) zur Verfügung gestellt werden können, großteils latent (SH) vor.
pH-Wert beschreibt die Konzentration der H+ (symbolisch als [H+] geschrieben) in der Säure. Aus Zweckmäßigkeitsgründen, um handliche Zahlen zu erhalten, hat man diese Größe folgendermaßen definiert:
pH = - lg [H+]
([H+] ist in mol/l einzusetzen)
Bei einer sehr starken Säure kann man aus dem gemessenen pH direkt auf die Säurekonzentration schließen. Bei einer schwachen Säure muß man aus dem gemessen pH erst mal ausrechnen, was an gebundenen Protonen (SH) im Glas vorhanden ist, um daraus die Säurekonzentration zu ermitteln.
Wasser liegt nicht als reines H2O vor, auch hier ein Gleiichgewicht zu einer in Ionen dissoziierten Form, wobei das Gleichgewicht sehr weit auf der linken Seite der untigen Reaktionsgleichung liegt:
H2O = H+ + OH-
Unter Normalbedingungen gilt für die Konzentrationen:
[H+] * [OH-] = 10^(-14)
Wenn man diese Gleichung logarithmiert und mit -1 multipliziert:
-lg[H+] + -lg[OH-] = 14
Für Wasser ist [H+] = [OH-]. Daraus aus der vorigen Gleichung und mit der Definition des pH = -lg[H+]:
pH + pH = 14
=> pH = 7 für reines Wasser
Gibt man nun zu Wasser eine Substanz, die Protonen [H+] liefern kann, z.B. HCl (das ist ein farbloses Gas, das man in Wasser mit einer Düse einleiten kann) dissoziiert der Stoff wie ganz oben schon für eine Säure symbolisch beschrieben:
HCl = H+ + Cl-
Dabei werden zu dem im Wasser schon vorhandenen H+ weitere gebildet.
Weil nun aber [H+]*[OH-] = 10^(-14) weiterhin erfüllt sein muß, vermindert sich [OH-] dadurch, daß ein Teil der gerade durch das HCl gebildeten H+ mit OH- des Wassers zu H2O reagiert: H+ + OH- -> H2O
Konzentration [H+] steigt, was einem Fallen des pH entspricht (Minuszeichen vor dem lg beachten!).
Entsprechendes passiert bei der Herstellung einer Lauge. Hier Zugabe eines Stoffes, der OH- liefern kann, z.B. NaOH
NaOH = Na+ + OH-
Dabei wird nach [H+]*[OH-] = 10^(-14) die Konzentration an H+ durch Reaktion von durch die Zugabe von NaOH gebildetem OH- vermindert.
Konzentration [H+] sinkt, was einer Zunahme des pH über den Wert 7 entspricht.
Kippt man nun Säure und Lauge zusammen, setzten sich die jetzt überschüssig vorhandenen H+ und OH- durch Reaktion zu Wasser H2O um, bis wieder [H+]*[OH-] = 10^(-14) erfüllt ist:
H+ + OH- -> H20
Bei schwachen Säuren/Laugen werden hierbei auch die zunächst latent vorhanden H+ (vorliegend als SH) bzw. OH- (gebunden als BOH) im Reaktionverlauf freigegeben und reagieren wie im Abschnitt zuvor beschrieben zu H2O.
Die zugehörigen Gegenionen (S-, B+) können bei Schwerlöslickkeit als Salz (SB) ausfallen.
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