Säure-Base-Theorien und Le Chateliers Prinzip

Säure-Base-Theorien

a) Theorie der ionischen Dissoziation (Arrhenius)

Arrhenius postulierte die Existenz von positiven und negativen Ionen in wässrigen Lösungen von Säuren, Basen und Salzen (Elektrolyte), um die elektrische Leitfähigkeit zu erklären.

• Säure: Eine elektrisch neutrale Substanz, die in wässriger Lösung in H⁺-Ionen (Protonen) und negative Ionen dissoziiert.
• Base: Eine elektrisch neutrale Substanz, die in wässriger Lösung in OH^--Ionen (Hydroxid-Ionen) und positive Ionen dissoziiert.

Nach dieser Theorie wäre die Neutralisationsreaktion die Reaktion, die zwischen einer Säure und einer Base abläuft, wobei Salz und Wasser entstehen.

b) Brønsted-Lowry-Theorie (konjugierte Säure-Base-Paare)

Diese Theorie betrachtet Säuren und Basen nicht isoliert, sondern miteinander verknüpft. Nach dieser Theorie sind Säure-Base-Reaktionen Protonenübertragungsreaktionen.

• Säure: Eine Substanz (Molekül oder Ion), die Protonen (H⁺) an eine andere Substanz abgeben kann.
• Base: Eine Substanz (Molekül oder Ion), die ein Proton (H⁺) von einer anderen Substanz aufnehmen kann.

Die Konzepte von Säure und Base sind komplementär. Die Säure wirkt nur als Protonendonator in Anwesenheit einer Substanz, die Protonen akzeptieren kann, d. h. der Base. Umgekehrt kann die Base nur Protonen akzeptieren, wenn sie mit einer Säure reagiert, die diese überträgt. Die Neutralisationsreaktion wäre die Übertragung eines Protons von einer Säure auf eine Base. Wir betrachten ein Gleichgewicht, in dem die Substanzen ebenfalls ein Proton untereinander übertragen.

Le Chateliers Prinzip

Le Chateliers Prinzip besagt: Wenn sich in einem System im Gleichgewicht einer der Faktoren ändert, die es beeinflussen (Temperatur, Druck oder Konzentration), entwickelt sich das System in die Richtung, die der Änderung entgegenwirkt.

• Durch Erhöhung des Drucks: Eine Druckerhöhung verschiebt das Gleichgewicht in die Richtung, in der weniger Mol Gas vorhanden sind. In unserem Fall ist die Anzahl der Mole gasförmiger Produkte drei, während die Anzahl der Mole gasförmiger Reaktanten zwei ist. Daher verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung der Reaktanten, d. h. nach links.
• Durch Absenkung der Temperatur: Wir gehen davon aus, dass die Reaktion exotherm ist. Daher führt eine Abnahme der Temperatur zu einer Verschiebung des Gleichgewichts in die Richtung, die diesen Wärmeverlust ausgleicht. Dies sollte mehr Wärme produzieren, sodass sich das Gleichgewicht nach rechts verschiebt.
• Durch Hinzufügen eines Katalysators: Die Einführung eines Katalysators (positiv) in einen Reaktionsprozess erhöht die Geschwindigkeit der Hin- und Rückreaktion, beeinflusst aber nicht den Gleichgewichtszustand, da das Gleichgewicht lediglich schneller erreicht wird.
• Durch Hinzufügen von mehr NO: Wenn wir dem Reaktionssystem mehr NO (ein Produkt) hinzufügen, verschiebt sich das Gleichgewicht, um diesen Anstieg auszugleichen, indem es mit Chlor zu NOCl reagiert. Das heißt, die Reaktion verschiebt sich nach links zu den Reaktanten.