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Starke und schwache Säuren

Zwei Säuren, gleich konzentriert — und trotzdem ist die eine hundertmal saurer als die andere.

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Vollständig oder nur teilweise

Jede Säure gibt Protonen an Wasser ab — aber nicht jede tut es vollständig.

  • Starke Säure:protolysiert in Wasser praktisch vollständig: \(\ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-}\), also \(c(\ce{H3O+}) = c_0(\ce{HCl})\).
  • Schwache Säure:protolysiert nur zu einem kleinen Teil, das Gleichgewicht liegt links: \(\ce{CH3COOH + H2O}\) \(\ce{<=> H3O+ + CH3COO-}\).
  • Ausgangskonzentration \(c_0\):Konzentration der Säure, wie sie angesetzt wurde — vor der Protolyse.
  • Protolysegrad \(\alpha\):Anteil der protolysierten Säureteilchen: \(\alpha = \dfrac{c(\ce{A-})}{c_0(\ce{HA})}\); stark: \(\alpha \approx 100\ \%\), schwach: oft nur wenige Prozent.
  • Maß der Stärke:je kleiner \(\mathrm{p}K_S\), desto stärker. Faustregel: \(\mathrm{p}K_S < 0\) stark (HCl: \(-6\)), \(\mathrm{p}K_S > 4\) schwach (Essigsäure: \(4{,}75\)).
  • Basen:genauso — Natronlauge liefert \(\ce{OH-}\) vollständig, Ammoniak nur teilweise: \(\ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-}\).
Merke

Starke und schwache Säuren: Bei gleicher Ausgangskonzentration enthält die Lösung einer schwachen Säure weniger Oxonium-Ionen — ihr pH-Wert ist höher.

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Gleich konzentriert, ungleich sauer

Drei einfache Messungen zeigen den Unterschied bei gleichem \(c_0\).

  • pH-Wert:Salzsäure \(0{,}1\ \mathrm{mol/L}\): pH \(1{,}0\) — Essigsäure \(0{,}1\ \mathrm{mol/L}\): pH \(2{,}9\).
  • Leitfähigkeit:hängt von der Ionenkonzentration ab — Salzsäure leitet den Strom viel besser.
  • Magnesium-Probe:\(\ce{Mg + 2 H3O+}\) \(\ce{-> Mg^2+ + H2 + 2 H2O}\) — in Salzsäure heftige, in Essigsäure langsame Gasentwicklung.
  • Verdünnen:Bei einer schwachen Säure steigt dabei der Protolysegrad; eine starke Säure ist immer schon vollständig protolysiert.
  • Neutralisation:Gleiche Stoffmengen beider Säuren verbrauchen gleich viel Natronlauge — die schwache Säure protolysiert nach, sobald \(\ce{H3O+}\) verbraucht wird.

Wähle eine schwache Säure und die Ausgangskonzentration. Ziehe dann den Griff von Becher B (oder Pfeiltasten ←/→) über Becher A — jedes Raster zeigt 100 Säureteilchen, orange sind die protolysierten.

Gleich konzentriert, gleich sauer?

Halte fest: Gleiche Ausgangskonzentration heißt nicht gleiche Oxonium-Ionen-Konzentration — entscheidend ist, wie vollständig die Säure protolysiert.

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Allgemeine Hinweise

Stark ist nicht konzentriert

„Stark“ beschreibt, wie vollständig eine Säure protolysiert; „konzentriert“, wie viel Säure in einem Liter steckt. Auch sehr verdünnte Salzsäure ist eine starke Säure.

Der Pfeil verrät die Stärke

Bei starken Säuren schreibst du den Reaktionspfeil \(\ce{->}\), bei schwachen Säuren den Gleichgewichtspfeil \(\ce{<=>}\).

Gleicher Laugenverbrauch

Gleiche Stoffmengen einer starken und einer schwachen Säure verbrauchen gleich viel Natronlauge — die Säurestärke bestimmt den pH-Wert, nicht die neutralisierbare Menge.

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