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Laugen sind wässrige Lösungen von Basen, die Hydroxid-Ionen (OH⁻) enthalten. Sie haben einen pH-Wert über 7 und zeigen typische basische Eigenschaften wie Seifigkeit, Bitterkeit und elektrische Leitfähigkeit.

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Säuren sind chemische Verbindungen, die in wässriger Lösung Protonen (H⁺) abgeben und dadurch die Konzentration von Hydronium-Ionen (H₃O⁺) erhöhen. Nach dem Arrhenius-Konzept führt dies zu einer sauren Lösung, während das Brønsted-Lowry-Konzept Säuren als Protonendonatoren definiert.

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Laugen sind wässrige Lösungen von Basen, die Hydroxid-Ionen (OH⁻) enthalten und in der Lage sind, Protonen aufzunehmen. Sie reagieren alkalisch und haben einen pH-Wert über 7.

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Säuren sind chemische Verbindungen, die in wässriger Lösung Protonen (H⁺-Ionen) abgeben können. Sie haben einen pH-Wert unter 7 und reagieren mit Metallen, Basen und Carbonaten.

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Der Säure-Base-Begriff beschreibt chemische Reaktionen, bei denen Protonen (H^+) oder Elektronenpaare übertragen werden. Dabei gibt es verschiedene Konzepte zur Definition von Säuren und Basen.

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Indikatoren sind chemische Substanzen, die durch Farbänderung den pH-Wert einer Lösung anzeigen. Sie werden verwendet, um den Säuren- oder Basengehalt einer Lösung zu bestimmen.

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1. Farbänderung je nach pH-Wert (z. B. Phenolphthalein: farblos in Säure, pink in Base).

2. Bestimmter Umschlagsbereich (jeder Indikator hat einen spezifischen pH-Bereich).

3. Spezifität für pH-Werte (geeignet für bestimmte Messbereiche).

4. Verwendung in Titrationen (zeigt den Neutralisationspunkt an).

5. Organische Farbstoffe (ändern Struktur und Farbe je nach pH).

6. Reversibilität (Farbwechsel ist umkehrbar).

Beispiele:

• Methylorange (pH 3,1–4,4): Rot → Gelb

• Bromthymolblau (pH 6,0–7,6): Gelb → Blau

• Phenolphthalein (pH 8,2–10,0): Farblos → Pink

• Universalindikator: Farbverlauf von Rot (sauer) bis Blau (basisch)

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Was passiert bei der Neutralisation?

Die Neutralisation ist eine chemische Reaktion zwischen einer Säure und einer Base (Lauge), bei der sich Wasser und ein Salz bilden. Die H⁺-Ionen der Säure und die OH⁻-Ionen der Lauge verbinden sich zu neutralem Wasser. Gleichzeitig entsteht ein Salz, das aus den restlichen Ionen der Säure und der Lauge besteht.

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Sure+Base —> Salz+Wasser

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• pH-Wert: Die Mischung von gleichen Mengen einer starken Säure und einer starken Base führt zu einem neutralen pH-Wert von 7.

• Exotherme Reaktion: Wärme wird freigesetzt, da sich die Ionen stark anziehen.

• Bildung eines Salzes: Das entstehende Salz kann je nach Säure-Base-Kombination löslich oder schwer löslich sein.

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1. Salzsäure + Natriumhydroxid

HCI + NaOH —> NaCl + H₂O

(Hier entsteht Natriumchlorid, also Kochsalz.)

2. Schwefelsäure + Kaliumhydroxid:

H₂SO₄ + 2KOH —> K₂SO₄ + 2H₂O

(Hier entsteht Kaliumsulfat.)

3. Essigsäure + Ammoniak:

CH₃COOH + NH₃ —> CH₃COONH₄

(Hier entsteht Ammoniumacetat.)

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1. Arrhenius-Konzept (1884)

Das älteste Säure-Base-Konzept wurde von Svante Arrhenius entwickelt und basiert auf der Dissoziation von Stoffen in wässriger Lösung.

• Säuren sind Stoffe, die in Wasser Protonen (H⁺) abgeben und die Konzentration von H⁺-Ionen erhöhen.

• Beispiel: Salzsäure (HCl) in Wasser

• HCl → H⁺ + Cl⁻

• Basen sind Stoffe, die in Wasser Hydroxid-Ionen (OH⁻) abgeben und die Konzentration von OH⁻-Ionen erhöhen.

• Beispiel: Natriumhydroxid (NaOH) in Wasser

• NaOH → Na⁺ + OH⁻

🔹 Einschränkung: Dieses Konzept gilt nur für wässrige Lösungen und erklärt nicht basische Substanzen ohne OH⁻-Ionen wie Ammoniak (NH₃).

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Das Brønsted-Lowry-Konzept erweitert das Arrhenius-Konzept, indem es Säuren und Basen als Protonen-Donatoren und -Akzeptoren definiert.

• Säuren sind Protonendonatoren (geben H⁺-Ionen ab).

• Basen sind Protonenakzeptoren (nehmen H⁺-Ionen auf).

🔹 Wichtig: Säure-Base-Reaktionen verlaufen als Protolyse, bei der immer eine konjugierte Säure-Base-Paarbildung stattfindet.

Beispiel: Essigsäure und Wasser

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO⁻ + H₃O⁺

• Essigsäure (CH₃COOH) gibt ein Proton ab → Säure

• Wasser (H₂O) nimmt ein Proton auf → Base

Beispiel: Ammoniak und Wasser

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

• Ammoniak (NH₃) nimmt ein Proton auf → Base

• Wasser (H₂O) gibt ein Proton ab → Säure

🔹 Vorteil: Dieses Konzept erklärt auch basische Stoffe ohne OH⁻-Ionen (z. B. NH₃).

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Das Lewis-Konzept verallgemeinert den Säure-Base-Begriff noch weiter und basiert auf der Elektronenpaar-Wechselwirkung.

• Säuren sind Elektronenpaar-Akzeptoren (nehmen ein Elektronenpaar auf).

• Basen sind Elektronenpaar-Donatoren (geben ein Elektronenpaar ab).

Beispiel: Reaktion von Bortrifluorid (BF₃) mit Ammoniak (NH₃)

BF₃ + NH₃ → BF₃NH₃

• BF₃ hat eine unvollständige Elektronenschale → Lewis-Säure

• NH₃ hat ein freies Elektronenpaar → Lewis-Base

🔹 Vorteil: Dieses Konzept erklärt auch Reaktionen ohne Protonenübertragung, z. B. Metallkomplexbildung.

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1. Magensäure neutralisieren: Medikamente wie Antazida enthalten Basen (z. B. Magnesiumhydroxid), um überschüssige Magensäure zu neutralisieren.

2. Abwasseraufbereitung: Saure Industrieabwässer werden mit Basen neutralisiert, bevor sie in die Umwelt gelangen.

3. Landwirtschaft: Saure Böden werden mit Kalk (CaCO₃) neutralisiert, um das Pflanzenwachstum zu verbessern.

4. Seifenherstellung: Seifen entstehen durch die Reaktion von Fetten mit Laugen (Verseifung).

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Durch das Kochen von Rotkohl, wird das Wasser blau. Natron verfärbt sich Blau und wird auch ebenfalls milchig. Demnächst verfärbt sich das Essig Pink und durchsichtig.

Rotkohl + Säure —> Pink (Rotkohl)

Rotkohl + Lauge —> Blau/ Gelb (Blaukraut)

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• Der Säure-Base-Begriff beschreibt chemische Reaktionen durch Protonen- oder Elektronenübertragungen.

• Die Definition hängt vom Konzept ab (Arrhenius, Brønsted-Lowry, Lewis).

• Die Begriffe sind zentral für Chemie, Biochemie, Industrie (z. B. pH-Wert-Messung, Neutralisation, Katalyse).

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Zuerst sieht man, dass die Salzsäure Pink ist. Und danach gibt man die Lauge(Blau) in die Salzsäure(Pink). Es sieht erstmal getrennt aus und nun, nachdem vermischen grün.

Salzsäure + Magnesiumhydroxid —> Magnesiumchlorid + Wasser

2HCl + Mg(OH)2 —> MgCl2 + 2H₂O

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• Saurer Geschmack (z. B. Zitronensäure)

• Leiten elektrischen Strom (weil sie in Ionen dissoziieren)

• Reagieren mit Metallen unter Bildung von Wasserstoff (z. B. Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂)

• Neutralisieren Basen zu Salz und Wasser

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• Salzsäure (HCl): Kommt im Magensaft vor und wird in der Industrie als Reinigungsmittel verwendet.

• Schwefelsäure (H₂SO₄): Eine starke Säure, die in Autobatterien und zur Herstellung von Düngemitteln genutzt wird.

• Salpetersäure (HNO₃): Wird für die Herstellung von Sprengstoffen und Düngemitteln verwendet.

• Essigsäure (CH₃COOH): Hauptbestandteil von Essig und als Konservierungsmittel in Lebensmitteln eingesetzt.

• Kohlensäure (H₂CO₃): Entsteht in Getränken mit Kohlensäure und sorgt für die sprudelnde Wirkung.

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1. Reaktion von Metalloxiden mit Wasser

Beispiel: Natriumoxid reagiert mit Wasser zu Natronlauge.

Reaktionsgleichung:

Na₂O + H₂O → 2 NaOH

2. Auflösen von Metallhydroxiden in Wasser

Beispiel: Kaliumhydroxid dissoziiert in Wasser in Kalium- und Hydroxid-Ionen, wodurch Kalilauge entsteht.

Reaktionsgleichung:

KOH → K⁺ + OH⁻

3. Reaktion von Metallen mit Wasser

Beispiel: Natrium reagiert mit Wasser unter Bildung von Natronlauge und Wasserstoffgas.

Reaktionsgleichung:

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

4. Reaktion von Ammoniak mit Wasser

Beispiel: Ammoniak bildet mit Wasser eine schwache Lauge.

Reaktionsgleichung:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

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1. Reaktion von Metalloxiden mit Wasser

Beispiel: Natriumoxid reagiert mit Wasser zu Natronlauge.

Reaktionsgleichung:

Na₂O + H₂O → 2 NaOH

2. Auflösen von Metallhydroxiden in Wasser

Beispiel: Kaliumhydroxid dissoziiert in Wasser in Kalium- und Hydroxid-Ionen, wodurch Kalilauge entsteht.

Reaktionsgleichung:

KOH → K⁺ + OH⁻

3. Reaktion von Metallen mit Wasser

Beispiel: Natrium reagiert mit Wasser unter Bildung von Natronlauge und Wasserstoffgas.

Reaktionsgleichung:

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

4. Reaktion von Ammoniak mit Wasser

Beispiel: Ammoniak bildet mit Wasser eine schwache Lauge.

Reaktionsgleichung:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

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Laugen entstehen in der Regel durch das Lösen von Basen in Wasser. Sie können entweder industriell hergestellt oder in natürlichen Prozessen gefunden werden.

• Beispiel: Natronlauge (NaOH) entsteht, wenn Natriumhydroxid in Wasser gelöst wird.

• Natürliche Herkunft: Ammoniakwasser kann durch den natürlichen Prozess der Zersetzung von organischem Material entstehen.

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• pH-Wert: Laugen haben in Wasser gelöst einen pH-Wert größer als 7, was sie alkalisch macht.

• Korrosivität: Viele Laugen (wie NaOH) sind ätzend und können Haut und Gewebe schädigen.

• Elektrolyte: Laugen leiten Strom, da sie Ionen in Lösung abgeben.

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• Natriumhydroxid (NaOH): Häufig als Natronlauge bekannt, wird in der Seifenherstellung und bei der Herstellung von Chemikalien eingesetzt.

• Kaliumhydroxid (KOH): Wird in Düngemitteln und in der Batterieproduktion verwendet.

• Calciumhydroxid (Ca(OH)₂): Auch als Löschkalk bekannt, wird es in der Bauindustrie zur Herstellung von Mörtel eingesetzt.

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• Reaktion von Nichtmetalloxiden mit Wasser:

Nichtmetalloxide reagieren mit Wasser und bilden dabei Säuren. Beispielsweise entsteht Kohlensäure durch die Reaktion von Kohlendioxid mit Wasser:

CO₂ + H₂O —> H2OCO_3

Ebenso reagiert Schwefeltrioxid mit Wasser zur Bildung von Schwefelsäure:

SO_3 + H_2O —> H_2SO_4

• Direkte Dissoziation gasförmiger Säuren in Wasser:

Gasförmige Säuren wie Chlorwasserstoff (HCl) lösen sich in Wasser und dissoziieren in ihre Ionen:

HCl + H_2O —> H_3O^+ + Cl^-

• Bildung über Säureanhydride:

Manche Säuren entstehen, wenn Säureanhydride mit Wasser reagieren. So entsteht beispielsweise Phosphorsäure durch die Reaktion von Phosphor(V)-oxid mit Wasser:

P_4O_{10} + 6H_2O —> 4H_3PO_4

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1. Salzsäure (PH-Wert) - Der PH- Wert ist 1.

und ist dunkelrot

2. Marmor ist Salzsäure: Nun sieht man das es ein Gas entsteht und das Gas sich in der Salzsäure auflöst und das Marmor löst sich aus.

Calciumcarbonat + Salzsäure —> Calciumclorid + Kohlenstoffdioxid + Wasser

CaCO3 + 2HCl —> CaCl2 + CO2 + H₂O

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1. Arrhenius-Konzept:

Säuren sind nach Arrhenius Substanzen, die in wässriger Lösung Wasserstoff-Ionen (H⁺) abgeben, wodurch die Konzentration von Hydronium-Ionen (H₃O⁺) steigt.

Beispiel: HCl dissoziiert in Wasser zu H⁺ und Cl⁻.

2. Brønsted-Lowry-Konzept:

Im Brønsted-Lowry-Modell sind Säuren Protonendonatoren. Das bedeutet, sie geben ein Proton (H⁺) an eine Base ab, die demnach als Protonenakzeptor fungiert.

Beispiel: In der Reaktion von HCl mit Wasser gibt HCl ein Proton an H₂O ab, wobei H₃O⁺ und Cl⁻ entstehen.

3. Lewis-Konzept:

Lewis-Säuren werden als Elektronenpaarakzeptoren definiert. Dieses Konzept erweitert den klassischen Säurebegriff, indem es auch Reaktionen ohne Protonenübertragung umfasst.

Beispiel: BF₃ wirkt als Lewis-Säure, weil es ein freies Orbital zur Aufnahme von Elektronenpaaren besitzt.

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Waschpulver färbt sich erst Grün und dann Gelb- Vermischung von allen drein führt zu einem Reagenzglas mit drei Etagen. Unten-Gelb; Mitte- Pink; Oben- Pinker Schaum

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Die Oberfläche wird milchig.

Nach der Vermischung von dem Indikator- Wasser und Calcium, fängt es an zu sprudeln. Verfärbt sich anschließend in der Farbe Pink und dampft (es entsteht ein Gas). Nun wird das Reagenzglas durch Reaktion erwärmt. Der Stoff hat sich niedergeschlagen.

Calcium + Wasser —> Calciumhydroxid + Wasserstoff

also:

Ca + 2H₂O —> Ca(OH)2 + H₂

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Zu aller erst gibt man mit einer Pipette 10ml Natriumlauge in den Erlenmeyerkolben und man fügt 100ml destilliertes Wasser und dazu noch 5 Tropfen Bromthymolblau zu.

Demnächst errichtet man dem Versuchsapparatur und füllt in die Bürette Salzsäure bis etwas über die Nullmarke. Man lässt so viel Salzsäure ablaufen, dass die Spitze gefüllt und die Nullmarke erreicht ist.

Nun lässt man unter Rühren so lange Salzsäure in die Natriumlauge tropfen, bis ein Farbumschlag nach grün erfolgt ist.

Verbrauch an Salzsäure:

V1 = 11ml

Zuletzt wiederholt man den Versuch zum weiten mal.

Verbrauch an Salzsäure: 11,7ml und der Durchschnittswert V aus V1 und V2 liegt bei 11,35ml.

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Säuren können auf verschiedene Weise entstehen:

• Natürliche Herkunft: Zitronensäure in Früchten, Kohlensäure in Mineralwasser, Ameisensäure in Insekten.

• Industrielle Herstellung: Schwefelsäure aus Schwefeltrioxid (SO₃ + H₂O → H₂SO₄), Salzsäure durch Auflösen von Chlorwasserstoff in Wasser.