Chemie Säure/Basen

radikalische Substitution

Startreaktion: Br-Br -Licht-> Br + Br

Kettenfortführungsreaktion (startet mit Radikal(en) bildet Radikal(e): CH4 + Br —> CH3 + H-Br

CH3 + Br-Br —> H3C-Br + Br

H3C-Br + Br —> H2C-Br + H-Br

CH3 + CH4 —> CH4 + CH3

Br-Br + Br —> Br + Br-Br

Kettenabruchreaktion (beginnt mit Radikalen es entstehen Moleküle): CH3 + CH3 —> C2H6

CH3 + Br —> H3C-Br

Br + Br —> Br-Br

=> Man kann nicht kontrollieren was entsteht

Nukleophile Substitution

Nukleophile: negativ geladene Ionen oder polare sowie leicht polarisierte Teilchen mit ihrem negativen Pol. Sie greifen den Reaktionspartner in Bereichen niedriger Elektronendichte an. (OH-, Br-)

1. die C-Cl Bindung wird heterolylisch gespalten

   H3C-CH3-CH3-C-Cl —> H3C-C-CH3-CH3(+) + Cl-

2. Dabei entstehen ein Carbenion-Ion als Zwischenstufe und ein Chlor-Ion

3. Im zweiten Schritt greift das OH-Ion an

   H3C-C-CH3-CH3(+) -OH —> H3C-CH3-CH3-C-O-H

4. Es bildet sich eine neue Bindung aus

   C(S+)-O-H + Nu(+) —> C(S+)-Nu(S-) + OH-

Info: Veresterung ist auch eine Nukleophile Substitution, bei der aber kein Kation entsteht

MWG + Säure-Base

Das Säure/Base System reagiert nach dem Prinzip des kleinsten Zwangs und weicht diesem bei Zugabe von Natronlauge durch Bildung von Hydronium-Ionen aus Essigsäure-Moleküle und Wasser auf. Solange noch Essigsäure-Moleküle im System vorhanden sind stellt sich das dynamische Gleichgewicht neu ein, bis das Verhältnis aus Edukt-Teilchen und Produkt-Teilchen gleicht ist

Beispiel mit Essig-/Carbonsäure: CH3COOH + H2O —> H3O+ + CH3COO-

K= c(H3O+) * c(CH3COO-)/c(H2O) * c(CH3COOH)

• für pH-Wert nur H3O+

• fürs Gleichgewicht alle

Äquivalenzpunkt

Es liegen äquvivalente Mengen an Säure und Base vor. Bei Salzsäure und Natronlauge gleicher Konzentration führt dies zu einer vollständigen Neutralisation, es liegt kein Überschuss an Säure oder Lauge vor => Neutralisationspunkt => pH-Wert = 7

Bei Essigsäure und Natronlauge liegen auch äquivalente Mengen an Säure und Basen am Äquivalenzpunkt vor. Die Natriumhydroxid-Moleküle sind vollständig dissoziert im Wasser zu Na(aq) und OH-(aq). Die Essigsäure ist jedoch nicht 100%ig dissoziert, sondern ein Teil liegt noch als Essigsäure-Molekül vor. So liegt der pH-Wert oberhalb des Neutralpunktes.

starke Säure: pH-Wert = -log c(H3O+) —> weil Säure zu 100% dissoziiert (Umkehr: c(H3O+)=10^pH)

schwache Säure: pH-Wert = ½ (pKs - log(c(H3O+)) (Umkehr: c(H3O+=10^-(2pH-pKs))

pH-Wert Rechnung

Prinzip:

Säuren

• Bei einer Titration einer starken Säure(pKs<4) mit einer schwachen Säure gibt es kein Halbäquivalenzpunkt

• Bei einer starken Säure und starken Base Äquivalenzpunkt = Neutralpunkt

• schwachen Säure(pKs>4)): Halbäquivalenzpunkt = pKs-Wert

Puffersysteme

• Pufferlösung hält pH-Wert weitgehend konstant.

• Besteht aus schwacher Säure und ihrer korrespondierenden base in gleicher Konzentration

• pH-Wert einer Pufferlösung lässt sich über die Säurekonstante Ks der Puffersäure berechnen: Henderson-Hassbach-Gleichung: pH= pKs + log(c(Pufferbase)/c(Puffersäure))

• Pufferkapizität ist meist erschöpft wenn pH-Wert um eine Einheit vom pKs-Wert abweicht

Rechnung zu Puffersystemen

Berechnung