Säure
Synonym: Acidum
Englisch: acid
Definition
Säuren sind nach allgemeinem Verständnis Substanzen, die in wässriger Lösung einen pH-Wert von < 7 verursachen. Sie reagieren üblicherweise in Säure-Base-Reaktionen und können durch Basen neutralisiert werden.
Hintergrund
Die Definition von Säure veränderte sich über die Jahre. Im folgenden werden die verschiedenen Definitionsmöglichkeiten dargestellt.
Definition nach Lavoisier
Die erste Definition von Säure wurde 1775 von Lavoisier erstellt. Dieser erkannte bei der Verbrennung von Holz die Entstehung eines Gases (Nichtmetalloxid), das in Verbindung mit Wasser eine saure Lösung bildete. Er schloss daraus, dass Säuren Sauerstoff enthalten.
- Beispiel: CO2 + H2O ---> H2CO3 (Kohlensäure)
Definition nach Liebig
Justus von Liebig verfasste im Jahr 1838 die nächste Definition. Nach ihm enthält eine Säure Wasserstoff, der in Reaktionen durch ein Metall ersetzt werden kann.
- Beispiel: 2HCl + Ca ---> CaCl2 + H2
Definition nach Arrhenius
Diese Definition wurde 1887 von Arrhenius erweitert (Arrhenius-Definition). Er beschrieb Säuren als Stoffe, die Wasserstoffverbindungen sind und die in einer wässrigen Lösung Protonen (H+) abspalten. Basen hingegen spalten OH--Ionen ab.
- Beispiel: HCl ---> H+ + Cl-
Definition nach Broensted
Nach der von Broensted und Lowry eingeführten Definition (Brønsted-Definition) kennzeichnet der Begriff Säure nicht mehr lediglich einen Stoff, sondern vielmehr die spezifische Funktion eines Stoffes in einer Reaktion. Diese kann je nach Reaktionspartner verschieden sein. Eine Säure ist somit ein Molekül, das Protonen abgeben kann (Protonendonator). In der Reaktion stellt sich stets ein Protolysegleichgewicht ein.
- Beispiel: HCl (Säure, Protonendonator) + H2O (Base, Protonenakzeptor) ---> H3O+ + Cl-
Definition nach Lewis
Lewis hat diese Säuredefinition erweitert, sodass sie nun unabhängig vom H+-Ion ist. Er versteht unter einer Säure ein elektrophiles Molekül (Elektronenlücke in der äußeren Schale) mit der Fähigkeit, ein freies Elektronenpaar zu binden (Elektronenpaarakzeptor).
- Beispiel: BH3 (Säure) + NH3 (Base) ---> H3N-BH3
Eigenschaften
Säuren können flüssig, gasförmig oder fest sein. Sie sind ätzend und können unedle Metalle und organisches Material auflösen. In einer pH-Wert-Messung verfärbt sich der Universalindikator beim Vorliegen einer Säure rot. Säuren verfügen über einen pH-Wert von etwa 0 - 6,5.
Wenn die Säure mehr als ein Proton besitzt, bezeichnet man sie als mehrprotonige Säure. Man unterscheidet generell zwischen schwachen (z.B. Blausäure) und starken Säuren (z.B. Salzsäure). Starke Säuren geben im Wasser praktisch alle Protonen ab, d.h. sie dissoziieren vollständig. Schwache Säuren dissoziieren dagegen je nach vorliegendem pH-Wert in unterschiedlichem Ausmaß. Die verschiedenen Säurestärken werden mittels des pKs-Wertes unterschieden.
Darüber hinaus unterscheidet man zwischen organischen Säuren (z.B. Carbonsäuren) und anorganischen Säuren (z.B. Mineralsäuren).
siehe auch: Stärke von Säuren und Basen, Korrespondierendes Säure-Base-Paar, Säure-Basen-Haushalt
Beispiele
Es gibt viele verschiedene Säuren. Folgend sind einige Beispiele genannt:
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