Was ist eine saure lösung

Eine saure Lösung kann einfach als eine wässrige Lösung definiert werden, in der der gelöste Stoff eine Säure ist. Saure Lösungen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus, die sie von basischen Lösungen und von neutralen Lösungen unterscheiden lassen:

• Sie haben im Allgemeinen einen bitteren, manchmal scharfen Geschmack.
• Sie sind irritierende Lösungen.
• Sie neutralisieren die Basen.
• Sie sind in der Lage, einige Metalle aufzulösen.

Obwohl viele Säurelösungen alle diese Eigenschaften aufweisen, haben andere nur wenige, was es nicht zu einer angemessenen Art macht, eine Säurelösung zu definieren. Um ein eindeutiges chemisches Konzept einer Säurelösung zu entwickeln, müssen wir zunächst verstehen, was eine Säure aus chemischer Sicht ist.

Das Konzept der Säure

Es gibt drei verschiedene Konzepte von Säuren und Basen, die im Laufe der Geschichte entwickelt wurden. Das erste war das Konzept von Säuren und Basen von Arrhenius, der eine Säure als eine Substanz definierte, die in der Lage ist, Protonen (H ⁺ ) in Lösung freizusetzen; Unterdessen erklärte er, dass eine Base jede Substanz sei, die Hydroxidionen (OH ^– ) freisetzen könne.

Brønsted und Lowry entwickelten dann ihre eigene Theorie, indem sie das Arrhenius-Konzept einer Base modifizierten, aber das einer Säure beibehielten. Schließlich ist das derzeit akzeptierte Konzept der Acidität die Fähigkeit einer elektronenarmen Substanz, ein Elektronenpaar von einer Base aufzunehmen und so eine dative kovalente Bindung zu bilden .

Obwohl das Lewis-Konzept von Säuren und Basen das breiteste und präziseste ist, ist seine größte Anwendbarkeit bei der Analyse von Acidität und Basizität außerhalb wässriger Medien. Da eine Säurelösung per Definition eine wässrige Lösung einer Säure ist, reicht das Arrhenius-Konzept oder das von Brønsted und Lowry aus, um ein adäquateres Konzept der Säurelösung zu etablieren.

Das Ionengleichgewicht des Wassers

Der Säuregehalt einer wässrigen Lösung wird durch zwei Faktoren bestimmt: die Säure, die als gelöster Stoff fungiert, und das Wasser, das das Lösungsmittel ist. Zwischen den beiden stellt Wasser den wichtigsten Teil des Konzepts von Säure und Basizität dar. Denn unsere Messskala für den Säuregehalt, die pH-Skala, stammt aus dem Ionenhaushalt des Wassers, auch Autoprotolyse des Wassers genannt:

Wasser ist für uns eine neutrale Substanz. Aus der Stöchiometrie der vorherigen Reaktion wissen wir, dass Wasser die gleiche Menge an Hydronium- und Hydroxidionen produziert, was es uns ermöglicht, eine neutrale Lösung als eine Lösung zu definieren, die wie Wasser äquivalente Konzentrationen dieser beiden Ionen aufweist.

Definition der Säurelösung basierend auf den relativen Konzentrationen von Hydronium- und Hydroxidionen

Beim Auflösen einer Säure, die eine größere Menge an Hydroniumionen in die Lösung einbringt als diejenigen, die aus der Dissoziation von Wasser stammen, wird das Ionengleichgewicht des Wassers beeinträchtigt und es wird in Richtung der Reaktanten verschoben, wodurch die Konzentration der Hydroxidionen im Prozess verringert wird . Aus diesem Grund wird eine Lösung erhalten, in der mehr Hydronium als Hydroxide vorhanden sind. Daraus lässt sich folgende Definition ableiten:

Eine saure Lösung ist aus chemischer Sicht jede wässrige Lösung, die eine höhere Konzentration an Hydroniumionen als Hydroxidionen enthält.

Definition der Säurelösung basierend auf der Konzentration von Hydroniumionen

Die Gleichgewichtskonstante aus der obigen Gleichung kann verwendet werden, um die Gleichgewichtskonzentrationen von Hydronium- und Hydroxidionen für jede Lösung zu bestimmen. Im Fall von reinem Wasser oder einer neutralen Lösung können wir, da wir wissen, dass beide Konzentrationen gleich sind, Folgendes schreiben:

Wenn die Konzentration von Hydroniumionen in einer Lösung zunimmt, nimmt die Konzentration von Hydroxidionen notwendigerweise ab, um ihr Produkt gleich 10 ^–14 zu halten . Wenn wir diese Tatsache mit der vorherigen Definition kombinieren, können wir eine weitere noch präzisere Definition nur in Bezug auf die Konzentration von Hydroniumionen erstellen:

Eine saure Lösung ist als jede wässrige Lösung definiert, die eine Konzentration an Hydroniumionen enthält, die größer als 10 ^–7 molar ist.

Diese Definition enthält implizit die vorherige Definition, da, wenn die Konzentration an Hydroniumionen größer als 10 ^–7 ist , die der Hydroxidionen zwangsläufig kleiner als 10 ^–7 und damit kleiner als die der Hydroniumionen sein muss.

Definition der Säurelösung basierend auf der pH-Skala

Schließlich können wir bestimmen, ob wir uns in Gegenwart einer sauren, basischen oder neutralen Lösung befinden, indem wir die pH-Skala als Maß für den Säuregehalt verwenden. Der pH-Wert einer Lösung ist für eine ideale Lösung definiert als das Negative des Logarithmus zur Basis 10 der molaren Konzentration von Hydroniumionen in einer Lösung, d. h.:

Für eine neutrale Lösung, deren Hydroniumionenkonzentration 10 ^–7 beträgt, hat der pH-Wert einen Wert von 7. Außerdem nimmt der pH-Wert aufgrund des negativen Vorzeichens tatsächlich ab, wenn die Hydroniumionenkonzentration zunimmt. Aus diesem Grund wird für Säurelösungen, in denen bekanntlich die Hydroniumionenkonzentration größer als 10 ^-7 ist , der pH-Wert zwangsläufig kleiner als 7 sein. Folglich können wir eine vierte Definition einer Säurelösung geben:

Eine Säurelösung ist definiert als jede wässrige Lösung, deren pH-Wert weniger als 7 beträgt.

Diese letzte Lösung ist wiederum die prägnanteste, die einfachste und doch diejenige, die alle anderen Definitionen, die wir hier vorgestellt haben, implizit einschließt. Wenn der pH-Wert weniger als 7 beträgt, ist die Hydroniumkonzentration größer als 10 ^–7 , was impliziert, dass eine höhere Konzentration an Hydroniumionen als an Hydroxidionen vorliegt.

Verweise                            

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