Der pH-Wert und die Chemie saurer Lösungen

Der pH-Wert und seine Bedeutung

pH-Wert: Indikatoren zeigen über eine charakteristische Farbe an, ob eine Lösung sauer oder alkalisch ist. Zur genauen Beschreibung, wie sauer oder alkalisch eine Lösung ist, wird der pH-Wert benutzt.

Eigenschaften von Lösungen

Saure Lösungen: besitzen einen pH-Wert, der kleiner als 7 ist. Je stärker sauer eine Lösung ist, desto kleiner ist der pH-Wert und desto mehr H⁺-Ionen enthält die Lösung.

Alkalische Lösungen: besitzen einen pH-Wert größer als 7. Meist reicht die pH-Skala bis 14.

Neutrale Lösungen: haben den pH-Wert 7. Diese Lösungen enthalten nur wenige, aber gleich viele H⁺- und OH^--Ionen.

Woher kommt der saure Geschmack?

Sauer schmeckende Stoffe haben eine gemeinsame Eigenschaft: Saure Stoffe geben Wasserstoff-Ionen ab. Diese sogenannten Protonen werden – wie andere Ionen auch – im Wasser hydratisiert, d. h. mit einer Hülle aus Wassermolekülen umgeben.

Manchmal schreibt man H⁺-Ionen auch als H₃O⁺-Ion auf. Diese aquatisierten Ionen werden meist Hydronium-Ionen genannt. In der modernen Chemie werden die Hydronium-Ionen aber richtiger als Oxonium-Ionen bezeichnet, da die positive Ladung nicht am Wasserstoffatom, sondern am zentralen Sauerstoffatom sitzt.

Die Reaktion von Chlorwasserstoff in Wasser

1. Die Dipole ziehen sich entsprechend ihrer Partialladungen an.
2. Es bildet sich eine Wasserstoffbrückenbindung.
3. Die Bindung des Wasserstoffatoms an das Chloratom wird geschwächt. Das Chloratom zieht das Bindungselektronenpaar aufgrund seiner hohen Elektronegativität ganz zu sich hin.
4. Es entsteht ein Chlorid-Ion und ein Proton.
5. Das Proton wandert zum partiell negativen Pol des Wassermoleküls (Dipol) und lagert sich dort an ein freies Elektronenpaar an.
6. Aus Wasser- und Chlorwasserstoffmolekülen entstehen Oxonium- und Chlorid-Ionen. Die Ionen bewirken die Erhöhung der Leitfähigkeit.
7. Das Teilchen hat eine positive Ladung, weil dem Proton ein Elektron fehlte. Es entsteht ein Oxonium-Ion (H₃O⁺).

Der Dipol-Charakter

Dipol: Die Elektronegativität von Sauerstoff ist größer als die von Wasserstoff, deshalb werden die Bindungselektronen stärker zum Sauerstoff gezogen. Es entstehen Teilladungen und ein Dipol.

Säuren als Protonendonatoren

Eine Säure gibt bei einer chemischen Reaktion ein positiv geladenes Wasserstoff-Ion ab. Bei einer Reaktion mit Wasser entsteht dann eine saure Lösung. Das Chlorwasserstoffmolekül (HCl) gibt ein Proton ab und agiert somit als Protonendonator, also als Säure.

Wenn man sehr viel HCl-Gas in Wasser einleitet, reagieren nicht mehr alle HCl-Moleküle mit den H₂O-Molekülen. Diese HCl-Moleküle liegen „gelöst“ vor. Es ist so „rauchende“ bzw. konzentrierte Salzsäure entstanden.