Acidität - Säurestärke Vergleichen?
Wie kann man die Säurestärken von Stoffen ohne genaue Kenntnis des pKs-Werts unterscheiden? Angenommen man müsste das jetzt nur grob abschätzen. Als Beispiel nehme ich hier jetzt mal H2O und H2S. Die Säurestärke von H2O ist deutlich schwächer, aber mir ist unklar warum.
Danke für die Hilfe!
1 Antwort
Welche dieser beiden Reaktionen tritt ein, wenn Du H₂S in Wasser löst?
H₂S + H₂O ⟶ H₃O⁺ + HS⁻
H₂S + H₂O ⟶ H₃S⁺ + OH⁻
Die richtige Antwort ist die erste (leicht zu überprüfen mit Lackmuspapier). Also ist H₂S die stärkere Säure als H₂O.
Das ist auf den ersten Blick überraschend, weil die O–H-Bindung polarer ist als die S–H-Bindung und deshalb leichter ionisch aufbrechen sollte. Aber der Schwefel ist viel größer als der Sauerstoff und kann die negative Ladung leichter schlucken. Aus demselben Grund steigt auch die Acidität der Halogenwasserstoffsäuren HF ≪ HCl < HBr < HI (bei HF kommen aber noch Komplikationen dazu).
Für solche Abschätzungen gibt es noch eine wichtige Regel: Bei Sauerstoffsäuren mit demselben Zentralatom steigt die Acidität mit der Oxidationsstufe, genauer gesagt mit der Anzahl doppelt gebundener Sauerstoffatome. Daher ist H₂SO₃ < H₂SO₄ (da kommen aber noch komplizierende Faktoren dazu), und HOCl < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄. Der Grund ist, daß jedes dieser Sauerstoffatome im Anion einen Teil der negativen Ladung übernimmt (es gibt ja mesomere Grenzstruktren mit Ladung an jedem O), und daher die Ladung besser verteilt wird.
In der organischen Chemie gilt auch die Regel, daß −I-Substiuenten (z.B. Halogene) und auch −M-Substituenten (alles mit Doppelbindungen) die Säurestärke einer Carbonsäure erhöhen. Beispiele:
Essigäure CH₃–COOH pKₐ=4.75
Buttersäure CH₃–CH₂–CH₂–COOH pKₐ=4.82 (+I)
Acetessigsäure CH₃–CO–CH₂–COOH pKₐ=3.58 (−M)
Chloressigsäure CH₂Cl–COOH pKₐ= 2.86 (−I)
Trichloressigsäure CCl₃–COOH pKₐ=0.66 (dreimal −I)
Ja. Die pKₐ-Werte sind H₂S 7.0, H₂Se 3.73, H₂Te 2.05 und beim H₂Po hat es noch keiner gemessen.
Erstmal Danke für die schnelle Antwort! Also wenn ich das jetzt richtig verstehe und mit den mit den Dihydriden der 16. Gruppe vergleiche steigt die Acidität bzw. die Säurestärke mit dem Atomradius?