Korrespondierende Säure-Base-Paare

Das Beispiel HCl/H₂O

Die Dissoziation von HCl

Betrachten wir die Dissoziation von Chlorwasserstoff einmal etwas genauer:

$1. \ \ HCl \rightleftharpoons H^{+} + Cl^{-}$

Die Dissoziation (Spaltung) von Chlorwasserstoff in einer wässrigen Lösung kann in beide Richtungen verlaufen. HCl-Moleküle können als Säuren ihr H-Atom als Proton abspalten, und zurück bleibt das Chlorid-Ion als Säurerest. Umgekehrt kann das Chlorid-Ion sich wieder mit einem Proton zu einem HCl-Molekül vereinigen.

Welche neue Erkenntnis kann man aus diesem Reaktionsbeispiel ziehen?

Eine Säure, die ein Proton abgegeben hat, wird zu einer Base!
Eine Base, die ein Proton aufgenommen hat, wird zu einer Säure.

Die Base B^-, die durch die Protonenabgabe aus einer Säure HB entsteht, wird auch als korrespondierende Base der Säure HB bezeichnet.

Umgekehrt ist die Säure HB die korrespondierende Säure der Base B^-.

Bei dem Beispiel HCl ist HCl die korrespondierende Säure der Base Cl^-, und Cl^- ist die korrespondierende Base der Säure HCl.

Das Säure-Base-Paar HCl/Cl^-
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende

Eine Säure wird zusammen mit ihrer korrespondierenden Base als korrespondierendes Säure-Base-Paar bezeichnet. Das Musterbeispiel für ein korrespondierendes Säure-Base-Paar ist HCl/Cl^-.

Wir wollen nun ein zweites korrespondierendes Säure-Base-Paar betrachten.

Die Bildung von H₃O⁺

Löst man gasförmigen Chlorwasserstoff in Wasser, so bildet sich Salzsäure, eine saure Lösung. Die Dissoziation des HCl-Moleküls ist der erste Schritt bei diesem Vorgang. Der zweite Schritt besteht in der Aufnahme der Protonen durch Wasser-Moleküle:

$2. \ \ H_2O + H^{+} \rightleftharpoons + H_3O^{+}$

Erkennst du hier das korrespondierende Säure-Base-Paar? Ja genau, hier ist H₃O⁺/H₂O das korrespondierende Säure-Base-Paar.

Warum schreibt man nicht H₂O/H₃O⁺ für dieses Säure-Base-Paar? Ganz einfach: Die Säure wird immer zuerst genannt, dann die Base. Und die Säure ist hier H₃O⁺.

Das Beispiel NH₃/H₂O

Diese neue Sache mit den korrespondierenden Säure-Base-Paaren müssen wir unbedingt an einem zweiten Beispiel vertiefen. Betrachten wir dazu die Reaktion von Ammoniak mit Wasser:

$1. \ \ H_2O \rightleftharpoons OH^{-} + H^{+}$

$2. \ \ NH_3 + H^{+} \rightleftharpoons NH_4^{+}$

Die Lösung dieser Aufgabe ist recht einfach:

• Säure-Base-Paar 1: H₂O / OH^-
• Säure-Base-Paar 2: NH₄⁺ / NH₃

Achte darauf, dass du die Säure immer zuerst hinschreibst.

Protolysen

Als Protolyse bezeichnet man die Übertragung eines Protons von einer Säure auf eine Base. Die Übersetzung von "Protolyse" wäre also "Protonenübertragungsreaktion".

Beim Lösen von Chlorwasserstoff HCl in Wasser werden Protonen auf Wasser-Moleküle übertragen. Das kann man jetzt auch so ausdrücken:

Das korrespondierende Säure-Base-Paar HCl/Cl^- gibt ein Proton an das korrespondierende Säure-Base-Paar H₃O⁺/H₂O ab.

Wenn man Ammoniak NH3 in Wasser löst, entsteht Ammoniumhydroxid-Lösung. Die Protolyse beschreiben wir jetzt so:

Das korrespondierende Säure-Base-Paar H₂O / OH^- gibt ein Proton an das korrespondierende Säure-Base-Paar NH₄⁺ / NH₃ ab.

Immer daran denken: Zuerst die Säure hinschreiben. Auch wenn das manchmal etwas komisch aussieht wie bei NH₄⁺ / NH₃. Hier nimmt ja die Base NH₃ das Proton auf und wird zur korrespondierenden Säure NH₄⁺. Aber die Reaktionen sind ja umkehrbare Reaktionen, das heißt, auch die Rückreaktion läuft ab, und bei dieser Rückreaktion ist NH₄⁺ die Säure und NH₃ die korrespondierende Base.

Betrachtet man solche Protolysen, dann fällt ein ganz wichtiger Zusammenhang auf:

Zwei Protolysen mit je zwei korrespondierenden Säure-Base-Paaren
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende

Hier sehen wir noch einmal die besprochenen Protolysen.

Oben: Das korrespondierende Säure-Base-Paar HCl/Cl^- (Säure/Base 1) gibt ein Proton an H₃O⁺/H₂O ab (Säure/Base 2)

Unten: Das korrespondierende Säure-Base-Paar H₂O/OH^- (Säure/Base 1) gibt ein Proton an NH₄⁺/NH₃ ab (Säure/Base 2).