Bronsted-Lowry-Säuren und Basen

Eine Arrhenius-Säure ist eine Substanz, die ein Wasserstoffion erzeugt, wenn sie in Wasser gelöst wird, und eine Arrhenius-Base ist eine Substanz, die ein OH−- oder Hydroxid-Ion erzeugt.

Salzsäure ist eine Arrheniussäure, da sie in Wasser gelöst in ein Wasserstoffion und ein Chloridion dissoziiert. Natriumhydroxid ist eine Arrhenius-Base, da es in Wasser gelöst in ein Natriumion und ein Hydroxidion dissoziiert.

Diese Definition kann jedoch nicht verwendet werden, um Säuren und Basen zu beschreiben, die sich nicht in einer wässrigen Lösung befinden, oder Basen, die keine Hydroxidionen enthalten.

Eine weiter gefasste Definition von Brønsted und Lowry definiert eine Säure als Wasserstoffionen- oder Protonendonor, während eine Base ein Protonenakzeptor ist.

Wenn Salzsäure in Wasser gelöst wird, wirkt sie wie eine Säure, indem sie ein Proton an Wasser abgibt, wodurch ein Hydroniumion und ein Chloridion entstehen. Wenn Ammoniak in Wasser gelöst wird, fungiert es als Base und nimmt ein Proton aus Wasser auf, wodurch ein Ammoniumion und ein Hydroxidion entstehen.

Eine Brønsted-Lowry-Säure reagiert immer mit einer Brønsted-Lowry-Base und umgekehrt. Wenn eine Säure, zum Beispiel Essigsäure, ihr Proton abgibt, fungiert Wasser als Base und nimmt das Proton auf. Essigsäure wird in eine konjugierte Base, Acetat, umgewandelt, und Wasser wird in eine konjugierte Säure, ein Hydronium-Ion, umgewandelt.

Säuren und Basen, die sich durch die Übertragung eines Protons voneinander unterscheiden, werden als konjugierte Säure-Basen-Paare bezeichnet. In der Umkehrreaktion fungiert die konjugierte Säure Hydronium als Protonendonor und die konjugierte Base Acetat nimmt ein Proton auf.

Die Stärke einer Säure wird durch ihre Fähigkeit bestimmt, ein Proton zu spenden, während die Stärke einer Base durch ihre Fähigkeit bestimmt wird, ein Proton aufzunehmen. Eine stärkere Säure spendet mit größerer Wahrscheinlichkeit ein Proton als eine schwächere Säure. Ebenso ist es wahrscheinlicher, dass eine stärkere Base ein Proton aufnimmt als eine schwächere Base.

Die Stärke einer Säure und ihre konjugierte Base stehen in einem umgekehrten Verhältnis. Eine starke Säure dissoziiert in Lösung vollständig und die resultierende konjugierte Base ist zu schwach, um ein Proton aufzunehmen. Gleiches gilt für eine starke Base und deren konjugierte Säure.

Andererseits dissoziiert eine schwache Säure teilweise in Lösung. Die konjugierte Base einer schwachen Säure ist ebenfalls relativ schwach; Daher liegt ein Gemisch aus der undissoziierten schwachen Säure und ihrer schwachen konjugierten Base im Gleichgewicht vor. Das gleiche Phänomen tritt bei einer schwachen Base und ihrer schwachen konjugierten Säure auf.