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Protolysen, Protonenakzeptoren und Protonendonatoren

Versuch - Deutung - Protolysen - Protolyse ohne Wasser - Säure-Begriff im Wandel - Abitur NRW

Grundbegriffe

Bei der Deutung des Versuchs "Herstellung von HCl" sind einige wichtige Fachbegriffe gefallen, die wir hier einmal richtig definieren wollen.

Protonendonator

Unter einem Protonendonator oder einer Säure versteht man ein Ion oder Molekül, das ein H-Atom besitzt, welches an ein elektronegatives Atom gebunden ist und daher leicht heterolytisch gespalten werden kann. Bei dieser Heterolyse wird das Proton abgegeben, und zurück bleibt der sogenannte Säurerest.

Bei den Betrachtungen auf der letzten Seite hatten wir zunächst das HCl-Molekül als Protonendonator kennen gelernt. Bei der Reaktion

$HCl_{(aq)} + H_{2}O_{(l)} \to H_{3}O^{+}_{(aq)} + Cl^{-}_{(aq)}$

ist HCl der Protonendonator.  Chlor ist ein recht elektronegatives Atom, das Wasserstoff-Atom ist durch eine stark polare kovalente Bindung an das Chlor-Atom gebunden. Bei einer starken polaren Bindung ist die heterolytische Spaltung energetisch günstig, da sich die beiden Bindungselektronen sowieso schon hauptsächlich in der Nähe des elektronegativen Atoms aufhalten.

Bei der Reaktion

$NH_{3_{(aq)}} + H_{2}O_{(l)}\to NH_{4_{(aq)}}^{+} + OH^{-}_{(aq)} $

ist H2O der Protonendonator. Auch Sauerstoff ist ein elektronegatives Atom, und die O-H-Bindung ist polar.

Protonenakzeptor

Unter einem Protonenakzeptor oder einer Base versteht man ein Atom, Ion oder Molekül mit einem elektronegativen Atom, das ein freies Elektronenpaar besitzt, an das sich ein Proton anlagern kann.

Betrachten wir wieder die beiden Gleichungen:

Bei der Reaktion

$HCl_{(aq)} + H_{2}O_{(l)} \to H_{3}O^{+}_{(aq)} + Cl^{-}_{(aq)}$

ist Wasser der Protonenakzeptor. Das O-Atom des Wasser-Moleküls besitzt zwei freie Elektronenpaare bzw. zwei ungepaarte doppelt besetzte Kugelwolken, die ein Proton aufnehmen können. Durch die Aufnahme eines Protons entsteht dann das Oxonium-Ion.

Bei der Reaktion

$NH_{3_{(aq)}} + H_{2}O_{(l)}\to NH_{4_{(aq)}}^{+} + OH^{-}_{(aq)} $

ist Ammoniak der Protonenakzeptor. Das N-Atom des Ammoniak-Moleküls besitzt ein freies Elektronenpaar, das sich mit einem Proton verbinden kann. Durch Aufnahme des Protons entsteht das Ammonium-Ion.

Protolyse

Eine Protolyse ist eine chemische Reaktion, bei der ein Proton von einem Protonendonator (einer Säure) auf einen Protonenakzeptor (eine Base) übertragen wird.

Bei der Reaktion

$HCl_{(aq)} + H_{2}O_{(l)} \to H_{3}O^{+}_{(aq)} + Cl^{-}_{(aq)}$

wird ein Proton von dem HCl-Molekül auf das H2O-Molekül übertragen.

Bei der Reaktion

$NH_{3_{(aq)}} + H_{2}O_{(l)}\to NH_{4_{(aq)}}^{+} + OH^{-}_{(aq)} $

wird ein Proton vom H2O-Molekül auf das NH3-Molekül übertragen.