Säurestärke und Molekülstruktur

Salzsäure ist eine starke Säure, während Flusssäure eine schwache Säure ist. Aber was bestimmt ihre Stärke?

Die Stärke von binären Säuren mit nur zwei Elementen wird durch die Bindungsenergie und die Bindungspolarität bestimmt.

Eine Säure mit einer höheren Bindungsenergie hat eine stärkere Bindung und ist daher eine schwächere Säure. Vergleicht man Säuren in einer Gruppe, so ist die Bindung in einer schwachen Säure, wie Flusssäure, schwerer zu brechen, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass die Säure Protonen abgibt.

Im Gegensatz dazu hat eine Säure mit niedrigerer Bindungsenergie eine schwächere Bindung und ist daher eine stärkere Säure. Zum Beispiel bricht die Bindung in einer starken Säure wie Salzsäure leichter und gibt Protonen leichter ab als Flusssäure.

Eine Bindung, wie die in Salzsäure, ist polar, wenn ein Atom elektronegativer ist als das andere Atom.

Eine Verbindung kann als Säure wirken, wenn das an Wasserstoff gebundene Atom eine höhere Elektronegativität als Wasserstoff aufweist. Das Atom hat eine teilweise negative Ladung, so dass der Wasserstoff eine teilweise positive Ladung hat, so dass er als Proton freigesetzt werden kann.

Eine Säure mit höherer Bindungspolarität hat eine schwächere Bindung und ist daher eine stärkere Säure.

Vergleicht man Verbindungen über einen Zeitraum, so ist Salzsäure stärker als Schwefelwasserstoff, da Chlor elektronegativer ist als Schwefel und daher leichter Protonen freisetzt.

Wenn Wasserstoff die gleiche oder eine größere Elektronegativität als das andere Atom hat, kann dieses Molekül keine Protonen abgeben und daher nicht als Säure wirken.

Oxysäuren sind Säuren, bei denen ein OH an ein drittes Atom gebunden ist, das elektronegativer ist als Wasserstoff. Die Stärke einer Oxysäure hängt von der Elektronegativität und der Anzahl der Sauerstoffe ab, die an das dritte Atom gebunden sind.

Je höher die Elektronegativität des Atoms ist, desto mehr polarisiert es und schwächt die Bindung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff.

Wird das Zentralatom an weitere Sauerstoffatome gebunden, erhöht sich die Polarität der Bindung zwischen dem Sauerstoff und dem Wasserstoff weiter.

Zum Beispiel ist Perchlorsäure mit drei zusätzlichen Sauerstoffatomen stärker als Chlorsäure mit zwei zusätzlichen Sauerstoffatomen. Chlorsäure wiederum ist stärker als Chlorsäure, die nur einen zusätzlichen Sauerstoff und eine hypochlorige Säure ohne zusätzliche Sauerstoffatome enthält.

Carbonsäuren sind schwache Säuren, die eine Carboxylgruppe enthalten. Das zweite Sauerstoffatom macht die Sauerstoff-Wasserstoff-Bindung polarer und ermöglicht es dem Molekül, ein Proton abzugeben. Essigsäure und Ameisensäure sind Beispiele für Carbonsäuren.