Grundlagen der chemischen Gleichgewichte und Pufferlösungen

Elektrolytische Dissoziation

Ein Elektrolyt wird als vollständig entkoppelt (stark) oder schwach bezeichnet, wenn er teilweise dissoziiert. Wir definieren den Dissoziationsgrad einer Verbindung als das Verhältnis der Moleküle, die in Wasser gelöst (ionisiert) vorliegen. Bei starken Elektrolyten, die in Wasser vollständig dissoziieren, ist der Dissoziationsgrad 1.

Ionisation des Wassers

Wasser ist amphoter und kann sowohl als Säure (unter Abgabe von Hydronium-Ionen H⁺) als auch als Base (unter Abgabe von Hydroxid-Ionen OH^-) reagieren. Die Aktivität von reinem Wasser wird als 1 betrachtet. Die Ionenproduktkonstante des Wassers (K_W = [H⁺] × [OH^-]) beträgt bei 25 °C 1,0 × 10^-14.

Effekt des gemeinsamen Ions

Wenn zwei Gleichgewichte in einer Lösung vorliegen, entsteht ein Effekt des gemeinsamen Ions. Beispiele hierfür sind:

• Schwache Säure mit einem Salz dieser Säure:
  CH₃COOH ⇌ CH₃COO^- + H⁺ (teilweise dissoziiert)
  CH₃COONa → CH₃COO^- + Na⁺ (vollständig dissoziiert)
• Schwache Base mit einem Salz dieser Base:
  NH₄OH ⇌ NH₄⁺ + OH^- (teilweise dissoziiert)
  NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl^- (vollständig dissoziiert)

Pufferlösungen

Pufferlösungen werden verwendet, um plötzliche Änderungen des pH-Wertes zu vermeiden. Sie bestehen aus Mischungen von:

• Schwacher Säure mit einem Salz dieser Säure
• Schwacher Base mit einem Salz dieser Base

Hydrolyse und Hydrolysekonstante

Hydrolyse bezeichnet die Reaktion von Substanzen mit Wasser. Das Ausmaß der Hydrolyse gibt an, welcher Anteil der Moleküle hydrolysiert wurde.

Indikatoren und Umschlagintervalle

Indikatoren werden in der Volumetrie zur Neutralisationsbestimmung schwacher Säuren verwendet. Die nicht ionisierte Form besitzt oft eine andere Farbe als die ionisierte Form.

Zubereitung von Reagenzien

Als Titriermittel werden häufig HCl, H₂SO₄, HNO₃ und NaOH verwendet.

Primärstandards

Dies sind Stoffe, die zur Normalisierung von Säure- und Basenlösungen verwendet werden.

Chemische Nomenklatur

• Cr₂O₃: Chrom(III)-oxid
• H₂SO₅: Peroxoschwefelsäure
• H₂S₂O₃: Thioschwefelsäure
• H₄P₂O₇: Diphosphorsäure
• PbH₄: Blei(IV)-hydrid
• H₂PO₄^-: Dihydrogenphosphat-Anion
• Na₂S: Natriumsulfid
• AlCl₃: Aluminiumchlorid
• Cu(NO₂)₂: Kupfer(II)-nitrit
• PbO₂: Blei(IV)-oxid
• Al₂O₃: Aluminiumoxid
• H₂Se: Selenwasserstoffsäure
• KHSO₄: Kaliumhydrogensulfat
• CuSO₄ · 5H₂O: Kupfersulfat-Pentahydrat
• Hg(BrO₂)₂: Quecksilber(II)-bromit
• KBr: Kaliumbromid
• Hg₂P₂O₇: Quecksilber(I)-diphosphat