Grundlagen der Chemie: Säuren, Basen und Redoxreaktionen

Eigenschaften von Säuren und Basen

Säuren reagieren mit einigen Metallen unter Freisetzung von Wasserstoff. Sie leiten elektrischen Strom und wirken in ihrer Konzentration ätzend.

Merkmale von Basen

Basen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Sie haben einen bitteren Geschmack.
• Sie neutralisieren die Wirkung von Säuren.

Säure-Base-Konzepte nach Brönsted, Lowry und Arrhenius

Definition nach Brönsted und Lowry

• Eine Säure ist eine Verbindung, die H⁺-Ionen an ein anderes Molekül abgibt (Protonendonator).
• Eine Base ist eine Substanz, welche H⁺-Ionen von einer Säure aufnimmt (Protonenakzeptor).

Definition nach Arrhenius

• Säuren sind Stoffe, die (wenn in Wasser gelöst) H⁺-Ionen produzieren.
• Basen sind Verbindungen, die (wenn in Wasser gelöst) Hydroxid-Ionen (OH^-) bilden.

Bedeutung und Messung des pH-Werts

Der pH-Wert gibt die Konzentration von Hydronium-Ionen [H₃O⁺] in Gegenwart bestimmter Stoffe an. Das Akronym steht für "Potentia Hydrogenii" (potenzieller Wasserstoff).

Funktion von pH-Indikatoren

• Ein pH-Indikator ist ein Stoff, mit dem der pH-Wert eines Mediums gemessen werden kann.
• Normalerweise wird er als chemisches Hilfsmittel verwendet, das seine Farbe je nach pH-Wert der Lösung ändert.
• Bei Neutralisationsreaktionen entsteht am Ende oft H₂O.

Stärke von Säuren und Basen

• Eine starke Säure ist eine Säure, die fast vollständig in positive und negative Ionen ionisiert ist.
• Eine starke Base ist eine Substanz, die vollständig in positive und negative Ionen dissoziiert.
• Schwache Säuren und schwache Basen sind Stoffe, die in wässriger Lösung nicht vollständig dissoziieren.

Oxidation, Reduktion und Redoxreaktionen

Definition der Oxidation

Die Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der ein Atom oder Molekül Elektronen abgibt. Man sagt dann, dass sich sein Oxidationszustand erhöht.

Definition der Reduktion

In der Chemie ist die Reduktion der elektrochemische Prozess, durch den ein Atom oder Ion Elektronen gewinnt. Es geht dabei um die Verringerung seiner Oxidationsstufe. Dieser Prozess ist das Gegenstück zur Oxidation.

Das Prinzip der Redoxreaktionen

Die Oxidationszahl ist eine ganze Zahl, welche die Anzahl der Elektronen angibt, die ein Atom in einer bestimmten Verbindung formal übernommen oder abgegeben hat. Die Oxidationszahl ist positiv, wenn das Atom Elektronen verliert oder sie mit einem Atom teilt, das eine stärkere Anziehungskraft besitzt. Sie ist negativ, wenn das Atom Elektronen gewinnt oder sie mit einem Atom teilt, das zur Abgabe neigt.

Biologische Prozesse: Photosynthese und Atmung

Die Atmung, eine Art der Oxidation, ist der physiologische Prozess, durch den Pflanzen Kohlendioxid (CO₂) und Sauerstoff (O₂) austauschen.